标准IO

一、关于标准IO缓冲区

标准IO提供缓冲的目的是尽可能减少使用read和write调用的此数，他对每个IO流自动地进行缓冲管理。标准IO提供三种类型的缓冲：

1、全缓冲：这种情况下，当标准IO缓冲区填满后才进行实际IO操作。在一个流上执行第一次IO时，相关标准IO函数通常调用malloc获得所需的缓冲区。全缓冲的缓冲区大小一般为8192（具体要看设置）

2、行缓冲：当输入和输出中遇到换行符‘\n’时，才会执行实际IO操作。当涉及一个终端时（例如标准输入和标准出错），通常使用行缓冲。

因为标准IO库用来收集每一行的缓冲区的长度是固定的，所以只要行缓冲区满了，即使还没有写一个换行符，也会进行IO操作

3、不带缓冲：标准IO库不对字符进行缓冲存储，只要执行了输入和输出操作，便会立即实行IO操作。标准出错stderr通常是不带缓冲的。

对于进程预定义了三个流，并且这三个流可以自动地被进程使用：

标准输入：stdin

标准输出：stdout

标准出错：stderr

ISO  C要求下列缓冲特征：

当且仅当标准输入和标准输出并不涉及交互式设备时，它们才是全缓冲。否则一般为行缓冲。

人机交互要求不可全缓冲。

标准出错绝不会是全缓冲的

涉及终端设备的其他流，一般为行缓冲的，否则是全缓冲。

普通文件一般为全缓冲

可以使用下面两个函数更改缓冲类型：

void setbuf(FILE *stream, char *buf);

功能：更改流的缓冲类型

参数：

          stream：要更改缓冲类型的流指针

          buf：缓冲区的长度，通常指定为BUFSIZ,通常在此之后流就是全缓冲的。如果为NULL，则关闭缓冲。

返回值：成功返回0，错误返回非0值

int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);

功能：更改流的缓冲类型

参数：

            stream：要更改缓冲类型的流指针

             buf：如果被设置为不带缓冲的流，则忽略buf和size，如果指定了全缓冲或行缓冲，buf指定了缓冲区的地址，size指定了缓冲区的长度。如果buf为NULL，系统自动分配全缓冲区或行缓冲区合适的长度。

             mode：

                           指定所需的缓冲类型    

                            _IOFBF         全缓冲

                            _IOLBF          行缓冲

                            _IONBU        不带缓冲

             size：缓冲区大小

返回值： 成功返回0，错误返回非0值

int fflush(FILE *stream);

功能：冲洗一个流,此函数使该流所有未写的数据都被传送至内核

参数：

        stream：要冲洗的流，如果为NULL，则冲洗所有输出流

返回值：成功返回0，失败返回EOF

冲洗说明标准IO缓冲区的写操作，flush有两种意思，在标准IO库方面，flush意味着将缓冲区的内容写到磁盘上。在终端驱动程序方面，flush表示丢弃已存储在缓冲区的数据

二、流的定向

对于ASCII字符集，一个字符用一个字节表示，对于国际字符集，一个字符可用多个字节表示。标准IO文件流可用于单字节或多字节（宽）字符集。流的定向决定了所读写的字符是单字节还是多字节。当一个流最初被创建时，它并没有定向。如若在未定向的流上使用一个多字节IO函数，则将该流的定向设置为宽定向。如若在未定向的流上使用一个单字节IO函数，则将该流的定向设置为字节定向。

可用以下函数设置流的定向：

int fwide(FILE *stream, int mode);

功能：设置一个未定向流的定向

参数：

                    stream：要改变定向的流

mode：

为负值时，试图将指定的流设置为字节定向

为正值时，试图将指定的流设置为宽定向

为0时，不设置流的定向，但返回标示该流定向的值

返回值：若流是宽定向的则返回正值，若流是字节定向的则返回负值，若流是未定向的，则返回0。无出错返回

注：fwaid只能改变未定向的流。并不改变已定向的流

三、标准IO的一些函数

FILE *fopen(const char *path, const char *mode);

功能：打开一个指定文件，返回一个标准IO流

参数：

        path：文件所在路径

        mode：打开方式

                    r:只读方式打开，打开后从文件头开始读

                    r+:读写方式打开，打开后从文件头开始读写

                    w:只写方式打开，文件不存在则创建，存在则把文件截短至0，即将文件清空

                    w+：读写方式打开，文件不存在则创建，存在则把文件截短至0，即将文件清空

                    a：只写打开，文件不存在则创建，存在以只写方式追加，即从文件尾部开始写

                    a+:读写方式打开，文件不存在则创建，存在则读文件时从文件头开始，写文件时从文件尾开始

当指定参数b时，表示以二进制方式打开，不过因为UNIX不对文本文件和二进制文件进行区分，所以在UNIX环境下指定b实际上并无作用

返回值：成功返回流指针，失败返回NULL

FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream);

功能：在一个指定的流上打开一个指定的文件，如若该流已经打开，则先关闭该流。若该流已经定向，则freopen清除该定向。此函数一般用于将一个指定的文件打开为一个预订义的流：标准输入，标准输出或标准出错。

参数：

                 path：文件所在路径

                 mode：  

                    r:只读方式打开，打开后从文件头开始读

                    r+:读写方式打开，打开后从文件头开始读写

                    w:只写方式打开，文件不存在则创建，存在则把文件截短至0，即将文件清空

                    w+：读写方式打开，文件不存在则创建，存在则把文件截短至0，即将文件清空

                    a：只写打开，文件不存在则创建，存在以只写方式追加，即从文件尾部开始写

                    a+:读写方式打开，文件不存在则创建，存在则读文件时从文件头开始，写文件时从文件尾开始

当指定参数b时，表示以二进制方式打开，不过因为UNIX不对文本文件和二进制文件进行区分，所以在UNIX环境下指定b实际上并无作用

                  stream：要在此流上打开文件

返回值：成功返回流指针，失败返回NULL

FILE *fdopen(int fd, const char *mode);

功能：将一个现有的文件描述符和一个标准IO流相结合

参数：

         fd：一个已经打开的文件描述符

         mode：

                    和fopen一样，不过此函数为写打开时，并不将文件清空。另外追加方式也不能创建该文件（因为文件已经存在）

        

返回值：成功返回生成的流指针，失败返回NULL

注：此文件描述符必须是一个已经打开的文件描述符

四、标准IO读写

int fgetc(FILE *stream);

功能：从指定的流中丢读取字符

参数：stream：要读取的流

返回值：成功返回字符，失败或读到文件尾部返回EOF（-1）

int fputc(int c, FILE *stream);

功能：向指定的流中写一个字符

参数：

c：要写入的字符

stream：要写入的流

返回值：成功返回写的字符，错误返回EOF

char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);

功能：从指定的流读取多个字符存放在s指向的地址，每次读一行，以一个换行符终止

参数：

            s：将读取到的数据存放到s中

            size：缓冲区长度

            stream：要读取的文件流

返回值：成功返回s，失败或读到结尾返回NULL

注：

• 每次fgets最多只能读取size-1个字符，因为每次读取结束时都会自动加‘\0’
• 如果读取过程中遇到‘\n’，则读取结束，'\n'会被读走

int fputs(const char *s, FILE *stream);

功能：将字符串写到指定的流

参数：

          s：s中存放将要写入的数据

          stream：要写的文件流

返回值：成功返回写入的字符个数，失败返回EOF

注：如果遇到‘\n’则结束写

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

功能：从指定的流读取多数据存放在ptr指向的地址

参数：

          ptr：将已读取的数据存放到ptr中

          size：要读取对象的大小

          nmemb：要求读取对象的个数

          stream：要读取的流

返回值：返回实际读取的对象的个数

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE *stream);

功能：将数据写向指定的流

参数：

          ptr：存放要写入的数据存放在ptr中

          size：要写入数据的对象的大小

          nmemb：要求写入数据的对象的个数

          stream：要写入的流

返回值：返回实际写入的对象的个数，如果返回值小于所要求的nmemb，则出错

注：

1、在上面的三个读操作中，不区分出错和到达文件尾，为了区分这两种情况，需调用以下两个函数

int feof(FILE *stream);

int ferror(FILE *stream);

两个函数的返回值：若条件为真则返回非0值。否则返回0

2、在大多数实现中，为每个流在FILE对象中维持了两个标志：

• 出错标志
• 文件结束标志 

     调用clearerr清除这两个标志 

    void clearerr(FILE *stream);

3、从流中读取数据以后可以调用ungetc将字符再压送回流中

        int ungetc(int c, FILE *stream);

         参数：c:要回送的字符

                    stream：要回送的流

         返回值：成功返回c，出错返回eof

        

        压送回流中的字符以后又可从流中读出。ISO C允许实现支持任何次数的回送，但是它要求时限提供一次只送回一个字符，我们不能期望一次能送回多个字符

        回送的字符不必一定是上一次读到的字符，参数c既可以是上次读出的字符，也可以是任意别的字符，但不能回送EOF。但是当已经到达文件尾端时，仍可以回送一个字符，下次读将返回该字符，再次读则返回EOF。之所以能这样做的原因是一次成功的ungetc调用会清除该流的文件结束标志。

五、文件定位

int fseeko(FILE *stream, off_t offset, int whence);

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

功能：更改内核中offset的值

参数：

            stream：要更改的文件流

            offset：偏移值。offset>0,向后偏移，offset<0，向前偏移。

            whence：

                    SEEK_SET  从文件其实位置开始

                    SEEK_CUR 从文件当前位置开始

                    SEEK_END 从文件尾端开始

返回值：成功返回0，失败返回-1

注：上述两个函数的区别仅在于文件偏移量的类型不一样，一个时是long，一个是off_t

off_t ftello(FILE *stream);

long ftell(FILE *stream);

功能：获得内核中的文件偏移量

参数：stream：要获取偏移量的文件流

返回值：成功返回文件从头开始的偏移值，失败返回-1

注：上述两个函数的区别仅在于文件偏移量的类型不一样，一个时是long，一个是off_t

void rewind(FILE *stream);

功能：定位到文件起始位置

参数：stream:要定位的文件流

  

int fileno(FILE *stream);

功能：获得与流相关联的文件描述符

参数：stream：要获取描述符的流

返回值：返回与流相关联的文件描述符

六、临时文件

char *tmpnam(char *s);

功能：产生一个与现有文件名不同的一个有效路径名字符串

参数：s：如果为NULL，则将产生的路径名存放在一个静态区中。指向该静态区的指针作为函数值返回。下一次再调用该函数时，会重写该静态区。如果s不是NULL，则将产生的路径名存放在s指向的空间中，s作为函数返回值。

返回值：指向唯一路径名的指针

FILE *tmpfile(void);

功能：创建一个临时二进制文件（wb+），在关闭文件或进程结束时    将自动删除这种文件

返回值：成功返回文件流指针，出错返回NULL