IO（一）——IO基础及标准IO

一、IO基础

1、文件的概念：

1、文件：一组相关数据的有序集合
2、文件名：这个数据集合的名称

2、linux支持的文件类型

常规文件：-ASCII码文件二进制的文件目录：d字符设备:c块设备:b有名管道:p套接口:s符号链接:l
可记做：lsp-bcd

3、系统调用

1、用户空间进程访问内核的接口2、把用户从底层的硬件编程中解放出来3、极大的提高了系统的安全性4、使用户程序具有可移植性5、操作系统的一部分

4、库函数

1、库函数为了实现某个功能而封装起来的API集合2、提供统一的编程接口，更加便于应用程序的移植3、是语言或者应用程序的一部分

二、标准IO

1、文件指针

FILE指针：每个被使用的文件都在内存中开辟一个区域，用来存放文件的有关信息，这些信息是保存在一个结构体类型的变量中，该结构体类型是由系统定义的，取名为FILE。标准I/O库的所有操作都是围绕流(stream)来进行的，在标准I/O中，流用FILE *来描述。标准I/O库是由Dennis Ritchie在1975年左右编写的

2、流（stream）

定义：所有的I/O操作仅是简单的从程序移进或者移出，这种字节流，就称为流。

分类：文本流/二进制流。

1.文本流

定义：在流中处理的数据是以字符出现。在文本流中，’\n’被转换成回车符CR和换行符LF的ASCII码0DH和0AH。而当输出时，0DH和0AH被转换成’\n’数字2001在文本流中的表示方法为  ‘2’  ‘0’  ‘0’  ‘1’
ASCII:    50  48  48  49

2.字节流

定义：流中处理的是二进制序列。若流中有字符，则用一个字节的二进制ASCII码表示；若是数字，则用对应的二进制数表示。对’\n’不进行变换数字2001在二进制流中的表示方法为 00000111  11010001。

每个进程默认打开三个流：

stdin:标准输入
stdout:标准输出
stderr:标准错误

3、缓存分类

1.全缓存:

刷新(fflush)：标准I/O的写操作。当填满I/O缓存，或者满足一定的条件后，就会执行刷新操作。

2.行缓存

当输入输出过程中遇到换行符('\n')时，进行I/O操作当流遇到一个终端时，为典型的行缓存

3.不缓存

准I/O库不对字符进行缓冲，例如stderr。很多的人机交互界面要求不可全缓存。

标准出错决不会是全缓存的。

4、文件操作

流程：打开文件 --> 操作文件 --> 关闭文件。

打开文件：fopen /关闭文件：fclose

函数原型：
FILE *fopen (const char *path, const char *mode);
返回值：成功打开文件的流指针，失败NULL
const char *path：要打开的文件
const char *mode：打开的方式

mode的选项：

r或rb ：打开只读文件，该文件必须存在。r+或r+b ：打开可读写的文件,该文件必须存在。w或wb ：打开只写文件,若文件存在则文件长度清为0，即会擦些文件以前内容。若文件不存在则建立该文件。w+或w+b或wb+ ：打开可读写文件,若文件存在则文件长度清为零,即会擦除文件以前内容。若文件不存在则建立该文件。a或ab ：以追加的方式打开只写文件。若文件不存在，则会建立该文件，如果文件存在,写入的数据会被加到文件尾,即文件原先的内容会被保留。a+或a+b或ab+ ：以追加方式打开可读写的文件。若文件不存在，则会建立该文件,如果文件存在,从头读取,但是写入的数据会被加到文件尾后,即文件原先的内容会被保留。

关闭文件：fclose

关闭文件函数原型
int fclose(FILE *stream);
FILE *stream：要关闭的文件流指针

fopen/fclose示例

#include <stdio.h>int main(int argc, char *argv[])
{ FILE * fp= fopen("1.txt","r");  // 打开1.txt文件 if( NULL == fp )  // 如果打开文件失败，则输出错误原因{perror("fopen ");return -1;}fclose(fp); // 关闭文件return 0;
}

操作文件：fread/fwrite

读文件函数原型：
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
返回值：成功>0表示实际读取字节数，==0表示读到文件末尾 失败 -1出错
void *ptr：存储读取内容的缓存首地址
size_t size：每次读取的字节数
size_t nmemb：读取多少次
FILE *stream：读取的目标流

fread示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define N 64
int main(int argc, char *argv[])
{ //判断命令行参数个数if( 2 > argc ){printf("argv:%s<filename>\n",argv[0]);return -1;}//打开文件FILE * fp = fopen(argv[1],"a+");if( NULL == fp ){perror("fopen");return -1;}//定义缓冲区char a[N] = {0};while(1){int ret = fread(a,1,1,fp); //将打开文件的内容写入缓冲区中if( 0 == ret ) // ret为fread返回值，为0则到达文件末尾，结束循环{break;}printf("%s",a);memset(a,0,N);}//关闭文件fclose(fp);return 0;
}

写文件函数原型:
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
返回值：实际写入字节数，失败-1
const void *ptr：要写入的数据所在缓存首地址
size_t size：每次写入字节数
size_t nmemb：写入多少次
FILE *stream：写入的文件流指针

fwrite示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define N 64
int main(int argc, char *argv[])
{ //判断命令行参数个数if( 2 > argc ){printf("argv:%s<filename>\n",argv[0]);return -1;}//打开文件FILE * fp = fopen(argv[1],"a+");if( NULL == fp ){perror("fopen");return -1;}//定义缓冲区char a[N] ;while(1){fgets(a,N-1,stdin); // 从终端获取输入到缓冲区if( 0 == strcasecmp(a,"quit\n")){break;}fwrite(a,strlen(a),1,fp); // 将缓冲区内容写到打开的文件中}//关闭文件fclose(fp);return 0;
}

fputs和fgets

fgets函数用于从文本文件中读取一行字符串，并将其存储到指定的字符串变量中。它的原型如下：
char *fgets(char *str, int n, FILE *stream);
其中，str是指向字符数组的指针，用于存储读取到的字符串；n是最多要读取的字符数，包括最后
的'\0'；stream是要读取的文件指针。如果读取成功，函数返回指向存储的字符串的指针，否则返回
NULL。

fputs示例用法：

#include <stdio.h>int main() {FILE *file = fopen("file.txt", "r"); //打开文件if (file) //如果文件存在{char str[100];while (fgets(str, sizeof(str), file) != NULL)  //文件输入到缓冲区且不为空{printf("%s", str);}fclose(file); //关闭文件}return 0;
}

fputs函数用于将字符串写入文本文件。它的原型如下：
int fputs(const char *str, FILE *stream);
其中，str是要写入的字符串；stream是要写入的文件指针。如果写入成功，返回非负数，否则返回
EOF。

fputs示例用法：

#include <stdio.h>int main() {FILE *file = fopen("file.txt", "w"); // 打开文件if (file) {fputs("Hello, World!", file);//将"Hello, World!"写到文件中fclose(file);//关闭文件}return 0;
}

fprintf/fscanf

fprintf原型如下：
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
其中，stream是一个指向要写入数据的文件指针，format是一个字符串，包含要打印的文本和格式控制符，...表示可变数量的参数，用于填充格式控制符中的占位符。fprintf函数的用法与printf函数类似，只是需要指定输出到哪个文件中。stream可以是标准输出流（stdout）或标准错误流（stderr），也可以是通过fopen函数打开的文件指针。

fprintf示例用法：

#include <stdio.h>int main() {FILE *file = fopen("output.txt", "w");if (file != NULL) {int age = 20;float height = 1.75;char name[] = "John";fprintf(file, "My name is %s.\n", name);fprintf(file, "I am %d years old.\n", age);fprintf(file, "I am %.2f meters tall.\n", height);fclose(file);}return 0;
}

以上代码将输出打印到名为"output.txt"的文件中。

fscanf其原型如下：
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);
其中，stream是一个指向要读取数据的文件指针，format是一个字符串，包含了要读取的数据类型和格
式控制符，...表示可变数量的指针参数，用于读取不同类型的数据并将其存储到相应的变量中。fscanf函数的用法与scanf函数类似，只是需要指定从哪个文件中读取数据。stream可以是标准输入流
（stdin），也可以是通过fopen函数打开的文件指针。

fscanf示例用法：

#include <stdio.h>int main() {FILE *file = fopen("input.txt", "r");if (file != NULL) {int age;float height;char name[50];fscanf(file, "%s", name);fscanf(file, "%d", &age);fscanf(file, "%f", &height);printf("My name is %s.\n", name);printf("I am %d years old.\n", age);printf("I am %.2f meters tall.\n", height);fclose(file);}return 0;
}

以上代码从名为"input.txt"的文件中读取数据，并通过printf函数将其打印到屏幕上。

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1、文件的概念：

2、linux支持的文件类型

3、系统调用

4、库函数

二、标准IO

1、文件指针

2、流（stream）

1.文本流

2.字节流

3、缓存分类

1.全缓存:

2.行缓存

3.不缓存

4、文件操作

打开文件：fopen /关闭文件：fclose

操作文件：fread/fwrite

fputs和fgets

fprintf/fscanf

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