大纲
IO:input、output
标准IO
文件IO
文件属性获取
目录操作
库
进程:process
进程基础
线程(thread)、同步、互斥、条件变量
进程间通信:6种(一共有7种)
无名管道(pipe)、有名管道(fifo)、信号(signal)、共享内存(shared memory)、信号灯集(semphore set)、消息队列(message queue)
标准IO
1.什么是标准IO?
1.1 概念
标准IO:是在C库中定义的一组专门用于输入输出的函数。

1.2 特点
1.通过缓冲机制减少系统调用,提高效率。
系统调用:是内核向上提供的一组接口
例如:从硬盘循环读1KB文件,每次读1B

2.围绕流进行操作,流用FILE *来描述

注意: vi用ctags索引使用:
1)vi -t 查找名称
输入前面序号,回车。
2)继续追踪:
将光标定位到要追踪的内容,ctrl+]
回退:ctrl+t
3)跳转到上次位置:ctrl+o
跳转到下次位置:ctrl+i
3.标准IO默认打开三个流,stdin(标准输入) stdout(标准输出) stderr(标准错误)

2.缓存区
- 全缓存:和文件相关的
- 行缓存:和终端相关的
刷新标准输出缓存区的条件:
- \n
- 程序正常退出
- 缓存区满
- 强制刷新:fflush(NULL)
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
//printf("hello world\n"); //\n不光可以换行,还可以刷新标准输出的缓冲区
printf("hello world");
fflush(NULL); //强制刷新缓存区
while (1);
return 0; //正常退出刷新刷存区
}
3.不缓存:没有缓存,标准错误。
综上:当我们每次要打印数据时,并不是将数据直接发送给标准输出设备,也就是并直接发送给显示器,而是将要打印的数据先存放到缓存区,当缓冲存数据满时,或者遇到\n,或者程序结束时,或者手动刷新缓存区时,缓冲区才会把数据传输到标准输出设备中,也就是显示器中进行输出。
例子:
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("hello");
while(1);
return 0;
}
结果是:不输出hello,什么也没有输出
因为:没有刷新缓冲区,只有刷新缓冲区的时候,缓冲区才会把数据传输到标准输出设备中
练习:计算标准输出的缓存区大小
方法一:利用循环打印展示

方法二:利用结构体指针stdout
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
printf("buf:"); //不进行输出的话缓存去不会开辟,所以需要开辟缓存区的话需要先调用标准输出函数。
printf("%d\n",stdout->_IO_buf_end - stdout->_IO_buf_base);
return 0;
}

得到1024B=1KB
3.函数接口
3.1 打开文件 fopen
FILE *fopen(const char *path, const char *mode);
功能:打开文件
参数:
path:打开的文件路径
mode:打开的方式
r:只读,当文件不存在时报错,文件流定位到文件开头
r+:可读可写,当文件不存在时报错,文件流定位到文件开头
w:只写,文件不存在创建,存在则清空
w+:可读可写,文件不存在创建,存在则清空
a:追加(在末尾写),文件不存在创建,存在追加,文件流定位到文件末尾
a+:读和追加,文件不存在创建,存在追加,读文件流定位到文件开头,写文件流定位到文件末尾
注:当a+的方式打开文件时,写只能在末尾进行追加,定位操作是无法改变写的位置,但是可以改变读的位置
返回值:
成功:文件流
失败:NULL,并且会设置错误码
3.2 关闭文件
int fclose(FILE* stream);
功能:关闭文件
参数:stream:文件流
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
FILE *fp;
//1.打开文件
//fp = fopen("test.txt","w");
fp = fopen("test.txt", "r");
if (NULL == fp)
{
perror("fopen err"); //如果以r方式打开,没有这个文件会报错,打印错误信息。
return -1;
}
printf("fopen success\n");
//2. 关闭文件
fclose(fp);
return 0;
}
3.3 文件读写操作
3.3.1 每次读写一个字符:fgetc()、fputc()
每次读一个字符fgetc()
int fgetc(FILE * stream);
功能:从文件中读取一个字符,并将当前文件指针位置向后移动一个字符。
参数:stream:文件流
返回值:成功:读到的字符
失败或读到文件末尾:EOF(-1)
每次写一个字符fputc()
int fputc(int c, FILE * stream);
功能:向文件中写入一个字符, 成功写入后文件指针会自动向后移动一个字节位置。
参数:c:要写的字符
stream:文件流
返回值:成功:写的字符的ASCII
失败:EOF(-1)
(1)针对文件
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
FILE *fp;
//1.打开文件
fp = fopen("test.txt", "r+");
//fp = fopen("test.txt", "r");
if (NULL == fp)
{
perror("fopen err"); //如果以r方式打开,没有这个文件会报错,打印错误信息。
return -1;
}
printf("fopen success\n");
//对文件读写操作
char ch = fgetc(fp); //test.txt的文件内容是hello
printf("%c %d\n", ch, ch);//h 104
ch = fgetc(fp);
printf("%c %d\n", ch, ch);//e 101
fputc('a', fp);
fputc(98, fp);
//2. 关闭文件
fclose(fp);
return 0;
}
(2)针对终端
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
char ch = fgetc(stdin);
//printf("%d %c\n", ch, ch);
fputc(ch, stdout);
ch = fgetc(stdin);
//printf("%d %c\n", ch, ch);
fputc(ch, stdout);
return 0;
}
补充:feof和ferror
int feof(FILE * stream);
功能:判断文件有没有到结尾,也就是当前所在位置后面还有没有字符。
返回:如果到达文件末尾,返回非零值。如果后面还有字符则返回0。
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
FILE *fp;
//打开文件
//fp = fopen("test.txt", "w"); //只写,文件不存在创建,存在则清空
//fp = fopen("test.txt","r"); //只读,当文件不存在时报错,文件流定位到文件开头
fp = fopen("test.txt","r+");
if (NULL == fp)
{
perror("fopen err");
return -1;
}
printf("fopen success\n");
//对文件读写操作
char ch = fgetc(fp);
printf("%c %d\n",ch, ch); //h 104
ch = fgetc(fp);
printf("%c %d\n",ch, ch); //e 101
fputc('w', fp);
fputc('s', fp); //hewso
//判断末尾
ch = fgetc(fp);
printf("%c %d\n",ch, ch); //o 111
ch = fgetc(fp);
printf("%c %d\n",ch, ch); //? -1
if(feof(fp))
{
printf("end\n"); //-1之后才是末尾
}
//关闭文件
fclose(fp);
return 0;
}
int ferror(FILE * stream);
功能:检测文件有没有出错
返回:文件出错,返回非零值。如果没有出错,返回0。
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
FILE *fp;
//1.打开文件
fp = fopen("test.txt", "w");
if (NULL == fp)
{
perror("fopen err");
return -1;
}
printf("fopen success\n");
char ch = fgetc(fp); //因为权限是只写,所以读操作有错误。
if (ferror(fp))
{
printf("err!\n");
return -1;
}
fclose(fp);
return 0;
}
练习:cat 文件名
./a.out 文件名
步骤:
- 打开文件
- 循环fgetc读文件内容
- 当读到文件末尾EOF时结束
- 将读到内容用fputc打印到终端
- 关闭文件
#include <stdio.h>
//实现cat功能 将一个文件的内容打印到终端上
int main(int argc, char const *argv[])
{
//判断
if (argc != 2)
{
printf("format: %s <filename>\n", argv[0]);
return -1;
}
//打开文件
FILE *fp;
fp = fopen(argv[1], "r");
if (NULL == fp)
{
perror("fopen err");
return -1;
}
char ch;
//循环读文件
while (!feof(fp))
{
fputc(ch, stdout);
}
//关闭文件
fclose(fp);
return 0;
}
3.3.2 每次一串字符的读写 fgets() 和 fputs()
char * fgets(char *s, int size, FILE * stream);
功能:从文件中每次读取一行字符串
参数: s:存放字符串的地址
size:期望一次读取的字符个数
stream:文件流
返回值:成功:s的地址
失败或读到文件末尾:NULL
特性: 每次实际读取的字符个数为size-1个,会在末尾自动添加\0
每次读一行,遇到\n或者到达文件末尾后不再继续读下一行
并把它存储在s所指向的字符串内。
int fputs(const char *s, FILE * stream);
功能:向文件中写字符串
参数:s:要写的内容
stream:文件流
返回值:成功:非负整数
失败:EOF
(1)针对终端

注意: fgets输入时最后一定有一个位置给\0
(2)针对文件

练习:通过fgets实现"wc -l 文件名"命令功能(计算文件行数)
思路:打开文件,循环读文件fgets(buf,32,fp);只要有\n就len++
//实现 wc -l //将文件的行数打印到终端上
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
char buf[55] = "";
int len = 0;
if (argc != 2) //如果命令数不是2,执行
{
printf("format: %s <filename>\n", argv[0]);
return -1;
}
FILE *fp = fopen(argv[1], "r");
if (NULL == fp)
{
perror("fopen err");
return -1;
}
while (fgets(buf, 55, fp)) //读到末尾结束
{
if(buf[strlen(buf)-1] == '\n') //判断最后一个字符是不是“\n”
++len;
}
printf("%d %s\n", len, argv[1]);
return 0;
}
练习:使用C语言编写一段程序,实现从1开始以每秒累加1的方式向文件中写入数字,写到100后停止。要求代码格式规范,输出结果清晰易懂。
//练习:使用C语言编写一段程序,实现从1开始以每秒累加1的方式向文件中
//写入数字,写到100后停止。要求代码格式规范,输出结果清晰易懂。
//sleep(1);
#include <stdio.h>
#include <unistd.h> //sleep函数的头文件
#include <string.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
FILE *fp = fopen("test.txt", "a+");
if (NULL == fp)
{
perror("fopen err");
return -1;
}
int len = 0;
char buf[55] = "";
//计算行数
while (fgets(buf, 55, fp))
{
if(buf[strlen(buf)-1] == '\n')
++len;
}
//写入数字
while (len != 100)
{
fprintf(fp, "%d\n", ++len);
fflush(NULL);
sleep(1); //睡眠1s
}
fclose(fp);
return 0;
}
题目要求:编程读写一个文件test.txt,每隔1秒向文件中写入一行录入时间的数据,类似这样:
1, 2007-7-30 15:16:42
2, 2007-7-30 15:16:43
该程序应该无限循环,直到按Ctrl-C中断程序。
再次启动程序写文件时可以追加到原文件之后,并且序号能够接续上次的序号,比如:
1, 2007-7-30 15:16:42
2, 2007-7-30 15:16:43
3, 2007-7-30 15:19:02
4, 2007-7-30 15:19:03
5, 2007-7-30 15:19:04
思路:
- 打开文件fopen,循环往文件写内容
- 每隔1s写入一行,sleep(1);
- 计算文件行数,wc -l
- 计算当前时间,转换成年月日、时分秒,time,localtime
man 2 time
time_t time(time_t *t);
如果t是空指针,直接返回当前时间。如果t不是空指针,返回当前时间的同时,将返回值赋予t指向的内存空间。
- 字符串拼接函数:strcpy/strcat(dest, src)、sprintf、fprintf
fprintf:
格式化输出到流(stream)文件中,返回值是输出的字符数,发生错误时返回一个负值.
int fprintf( FILE *stream, const char *format, ... );
sprintf:
格式化输出发送到buffer(缓冲区)中.返回值是写入的字符数量.
int sprintf( char *buffer, const char *format, ... );
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
int no = 1;
char buf[55] = "";
time_t tim;
struct tm *t = localtime(&tim);
//打开文件
FILE *fp = fopen("hw.txt", "a+");
if (NULL == fp)
{
perror("fopen err");
return -1;
}
//判断序号
while(fgets(buf,55,fp))
{
if(buf[strlen(buf)-1] == '\n')
++no;
}
//写入时间
while(1)
{
tim = time(NULL); //获取当前系统时间
t = localtime(&tim); //转化为当地时间
fprintf(fp, "%3d.%d-%d-%d %d:%d:%d\n", no++, t->tm_year + 1900, t->tm_mon + 1, t->tm_mday, t->tm_hour, t->tm_min, t->tm_sec);
fflush(NULL);
sleep(1);
}
//关闭文件
fclose(fp);
return 0;
}

3.3.3 二进制读写fread()和fwrite()
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
功能:从文件流读取多个元素(将二进制数据从文件读出)
参数: ptr :是一个指针,是存放数据的存储空间的起始地址,用来存放读取元素
size :元素大小 sizeof(元素数据类型)
nmemb :读取元素的个数
stream :要读取的文件流
返回值:成功:读取的元素的个数
读到文件尾或失败: 0
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,
FILE *stream);
功能:将二进制数据写入文件
参数: ptr :是一个指针,保存要输出数据的空间的地址。
size :要写入的字节数 sizeof(数据类型)
nmemb : 要进行写入元素的个数
strem: 目标文件流指针
返回值:成功:写的元素个数
失败 :-1
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
float arr[3] = {1.2, 3.4, 5.6};
float data[3] = {};
FILE *fp = fopen(argv[1], "r+");
if (NULL == fp)
{
perror("fopen err");
return -1;
}
fwrite(arr, sizeof(float), 3, fp);
//定位操作
rewind(fp); //将位置指针定位到文件开头,不然是接着上一步写的位置继续读的,由于是末尾所以读不到东西。
fread(data, 4, 3, fp);
printf("%f %f %f\n", data[0], data[1], data[2]);
return 0;
文件定位到开头:rewind(fp);
3.4 其他操作
3.4.1 重定向流到指定文件freopen
FILE * freopen(const char *pathname, const char *mode, FILE* fp);
功能:将指定的文件流重定向到打开的文件中
参数:path:文件路径
mode:打开文件的方式(同fopen)
fp:文件流指针
返回值:成功:返回文件流指针
失败:NULL
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
printf("hello\n");
//将标准输出重定向到打开的test.txt中
freopen("test.txt", "w+", stdout);
printf("world\n");
//将标准输出流重定向到终端文件/dev/tty
freopen("/dev/tty", "r+", stdout);
printf("66666\n");
return 0;
}
3.4.2 文件定位操作
void rewind(FILE *stream);
功能:将文件位置指针定位到起始位置
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
功能:文件的定位操作
参数:stream:文件流
offset:偏移量:正数表示向后文件尾部偏移,负数表示向文件开头偏移
whence:相对位置:
SEEK_SET:相对于文件开头
SEEK_CUR:相对于文件当前位置
SEEK_END:相对于文件末尾
返回值:成功:0
失败:-1
注:当打开文件的方式为a或a+时,fseek不起作用
补充:其中SEEK_SET,SEEK_CUR和SEEK_END和依次为0,1和2.
例子:
把fp指针移动到离文件开头100字节处:fseek(fp,100,0);
把fp指针移动到离文件当前位置100字节处:fseek(fp,100,1);
把fp指针退回到离文件结尾100字节处: fseek(fp,-100,2);
long ftell(FILE *stream);
功能:获取当前的文件位置
参数:要检测的文件流
返回值:成功:当前的文件位置,出错:-1
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
//fseek 文件定位操作
//ftell 获取文件的当前指针位置
FILE *fp = fopen("t1.txt", "w+");
if (NULL == fp)
{
perror("fopen err");
return -1;
}
//定位到文件开头往后10个位置
fseek(fp, 10, 0);
fputc('a', fp);
//定位到相对于当前位置往后5个单位
fseek(fp, 5, 1);
fputs("hello", fp);
//相对于最后位置往前1个单位
fseek(fp, -1, 2);
fputc('b', fp);
//文件指针当前所在位置
long l = ftell(fp);
printf("%ld\n", l);
return 0;
}
1.想对一个文本文件的尾部追加写入,应当在fopen何中使用的文件操作方式指示符号为 ()
A.r B.w C. a D.w+
2.fseek(1, 2, 3); 这个函数是什么作用,三个参数分别是什么意思?
3.函数调用语句:fseek (fp,-10L,2);的含义是
A 将文件位置指针从文件未尾处向文件头的方向移动10个字节
B 将文件位置指针从当前位置向文件头的方向移动10个字节
C 将文件位置指针从当前位置向文件未尾方向移动10个字节
总结:
为什么用标准IO?
1.因为读写文件通常是大量的数据(相对于底层驱动的系统调用所实现的数据操作单位),这时,使用库函数可以大大减少系统调用的次数。
2.为了保证可移植性
本文围绕Linux下C语言标准IO展开,介绍了标准IO的概念、特点,阐述了全缓存、行缓存和不缓存三种缓存区类型。详细讲解了标准IO的函数接口,包括文件的打开、关闭、读写操作及其他操作,如重定向流和文件定位等,还给出了相关练习及思路。
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