Linux 标准I/O函数库
标准I/O函数库：
C标准库提供了文件的标准 I/O 函数库，相比前述的系统调用，主要差别是实现了跨平台的用户态缓冲的解决方案。标准I/O库使
用简单，与系统调用I/O相似，也包括打开、读写、关闭这些操作，主要的函数列举如下。
◆ 打开与关闭文件：fopen，fclose。
◆ 读写文件：fread，fwrite。
◆ 读写文本行：fgets，fputs。
◆ 格式化读写：fscanf，fprintf。
◆ 标准输入输出：printf，scanf。
◆ 读写字符：fgetc，getc，getchar，fputc，putc，putchar。
◆ 其他：fflush，fseek。
所谓标准 I/O 函数实际上是对底层系统调用的包装，最终读写设备或文件的操作仍需调用系统I/O函数来完成。
两个重要的概念：文件指针和流。
标准I/O函数并不直接操作文件描述符，而是使用文件指针。文件指针与文件描述符是一一对应的关系，这种对应关系由标准I/O库
自己内部维护。应用程序调用时，只需要提供文件指针即可。文件指针指向的数据类型为FILE型，但应用程序无须关系它的具体内容。
在标准I/O中，一个打开的文件称为流（stream），流可以用于读（输入流）、写（输出流）或者是读写（输入输出流）。每个进
程在启动后就会打开三个流，与打开的三个文件相对应：stdin代表标准输入流，stdout代表标准输出流，stderr代表标准错误输出流，它
们都是（FILE*）型的指针。
标准错误输出流不进行缓冲，输出的内容会马上同步到文件（控制台设备）。
与标准 I/O 相关的定义和声明都放在以下头文件中：#include <stdio.h>
fopen：
fopen函数用于打开一个文件流，其原型如下：
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
◆ filename：被打开的文件的名称（可包含路径）。
◆ mode：字符串，用于表示打开的模式。
◆ 返回值：打开成功后的文件指针，失败则返回NULL。
mode如下：
字符串 含义
r 或 rb 以只读方式打开
w 或 wb 以只写方式打开，若文件有内容，则清空
a 或 ab 以只写方式打开，原内容保留，写入的内容附加在文件流尾部
r+ 或 rb+ 或 r+b 以更新方式打开，此时文件可读可写
w+ 或 wb+ 或 w+b 以更新方式打开，文件可读可写，但打开时清空文件内容
a+ 或 ab+ 或 a+b 以更新方式打开，文件可读可写，写入的内容附加在文件流尾部
fread 和 fwrite：
fread函数用于从打开的文件流中读数据，其原型如下：
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nitems, FILE *stream);
◆ ptr：指向用于存放读取到的数据的缓冲区。
◆ size：被读取的数据块的长度。
◆ nitems：要读取的数据块的个数。
◆ stream：被读取的文件指针。
◆ 返回值：实际读取到的数据块的个数。
使用 fread 函数需要注意的是，它以数据块（或称记录）为单位进行读取，返回值也是成功读取的数据块的个数，而不是字节数
，这个数目有可能比要读取的个数 nitems 少。
fwrite 函数用于向打开的文件流写入数据，其原型如下：
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nitems, FILE *stream);
◆ ptr：指向存放写入数据的缓冲区。
◆ size：要写入的数据块的长度。
◆ nitems：要写入的数据块的个数。
◆ stream：要写入的文件指针。
◆ 返回值：实际写入的数据块的个数。
与 fread 函数类似，fwrite 函数也是数据块为单位向文件流写入数据的。
fclose：
fclose 函数用于关闭文件，其原型如下：
int fclose(FILE *stream);
这个函数可以改变 stream 参数所代表的文件，如果改变成功则返回 0，否则将返回 EOF 并且设置变量 errno 的值以指示错误。
改变前会自动将文件流中的数据写入文件。
fflush:
fflush 函数用于将文件流中的数据更新到真实的文件中，其原型如下：
int fflush(FILE *stream);
其中参数 stream 是要操作的文件指针，如果更新成功则返回 0，否则将返回 EOF 并且设置变量 errno 的值以指示错误。
在用 fclose 关闭文件前，系统会自动调用 fflush 更新数据。
fseek 和 ftell：
fseek 用于移动文件流的读写位置，其原型如下：
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
◆ stream：被操作的文件指针。
◆ offset：读写位置的偏移量。
◆ whence：用于指定偏移量的相对启点。
◆ 返回值：0 表示操作成功， -1 表示操作失败并且设置 errno 变量的值为错误码。
whence 参数的取值及含义：
◆ SEEK_SET：表示偏移量相对于文件的开头。
◆ SEEK_CUR：表示偏移量相对于当前的读写位置。
◆ SEEK_END：表示偏移量相对于文件末尾。
如果要将读写位置移动到文件的开头，还可以使用这个函数：
void rewind(FILE *stream);
ftell 函数可以得到文件流的读写位置，其原型：
long ftell(FILE *stream);
参数 stream 是文件指针，返回值就是文件流的当前读写位置（相对于文件开头）。
fgetc，getc，getchar：
fgetc 函数用于从文件流中读取一个字符，其原型如下：
int fgetc(FILE *stream);
与它功能相同的函数时 getc，原型如下：
int getc(FILE *stream);
其中 stream 参数是要读取的文件流。它们返回值虽然是整型，但实际表示的是读到的字符，只不过进行了类型转换。如果读操作
发送错误或者到达文件尾，则返回值是 EOF。
getc 与 fgetc 的区别在于它可能是由宏定义实现的，因此参数可能在宏展开以后被使用多长，如果参数本身是一个表达式就会被
多长求值，这种情况在使用中应该避免。
getchar 函数用于从标准输入流读取一个字符，其原型如下：
int getchar(void);
实际上对 getchar 的调用完成等价于一下函数的调用：
getc(stdin);
fputc,putc 和 putchar：
fputc 函数用于向文件流写入一个字符，其原型如下：
int fputc(int c, FILE *stream);
putc 函数与它的功能相同：
int putc(int c, FILE *stream);
◆ c：是要写入的字符，它虽然是整型，但写入时会将其转换为无符号字符型。
◆ stream：要写入的文件指针。
◆ 返回值：写入的字符转换成整型后的值，发送错误则返回 EOF。
putc 函数与fputc函数的区别在于它有可能是用宏定义实现的。
putchar 用于向标准输出写入一个字符：
int putchar(int c);
与putc等同：
putc(c,stdout);
fgets 和 gets：
fgets 用于从文件流中读取一行数据，其原型如下：
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);
◆ s：指向一个缓冲区，用于存放读到的数据。
◆ size：读取的字节数上限，实际读取的字节数不会超过 size-1。
◆ stream：要读取的文件指针。
◆ 返回值：等于 s，如果有错误发生或文件结束，则返回 NULL。
用 fgets 函数读取数据时，当读到一个换行符，或者文件结束，或者读取的字节数达到 size-1，则读取操作不再继续，函数返回
。fgets 函数还会在读到的数据最后加一个字符 \0，使之变成一个合法的字符串。注意，如果读到换行符，则换行符也在读到数据中。
gets 函数用于从标准输入读取一行数据，其原型如下：
char *gets(char *s);
参数 s 指向用于存放数据的缓冲区，如果读取成功则返回值就是 s，否则返回 NULL。
gets 是一个不提倡使用的函数，因为它对读入的字节数没有控制，缓冲区是否会溢出完全取决于用户的输入。
fputs 和 puts：
fputs 函数用于向文件流写入一个字符串，其原型如下：
int fputs(cnost char *s, FILE *stream);
◆ s：要写入的字符串，必须是以 \0 结尾的合法字符串。
◆ stream：要写入的文件指针。
◆ 返回值：非负数表示写入成功，有错误发生则返回 EOF。
fputs 函数在向文件流写入字符串时，字符串的结束符 \0 并不会被写入。
puts 函数将字符串写入标准输出，其原型如下：
int puts(const char *s);
其中 s 参数是要写入的字符串，它的返回值的含义与 fputs 函数相同。
与 fputs 函数不同的是，puts 函数在将字符串写入之后会再写入一个换行符。
fprintf，printf 和 sprintf：
fprintf 是向文件流格式化写入数据的函数，其原型如下：
int fprintf(FILE *stream, const char *format,...);
◆ stream：要写入的文件指针。
◆ format：格式字符串。
◆ 可变参数：要写入的数据。
◆ 返回值：如果写入成功，则返回格式化后字符串的长度，也就是写入数据的长度，负数表示有错误发生。
常用输出转换符：
格式符 功能
%d 或 %i 按有符号十进制格式输出整型参数
%u 按无符号十进制格式输出无符号整型参数
%o 按无符号八进制格式输出无符号整型参数
%x 按无符号十六进制格式输出无符号整型参数，使用字母 a,b,c,d,e,f
%X 按无符号十六进制方式输出无符号整型参数，使用字母 A,B,C,D,E,F
%c 将整型参数转换为无符号字符型，并输出为字符
%f 按十进制格式输出高精度浮点型参数
%e 按科学计数法格式输出高精度浮点型参数，使用字母 e
%E 按科学计数法格式输出高精度浮点型参数，使用字母 E
%g 或 %G 可理解为系统自带选择 %f 或 %e 格式输出
%p 按十六进制格式输出指针型参数
%s 将字符指针型参数视为字符串输出
因为格式字符串中的符号 % 有了特殊的含义，所以要原样输出一个 %，则需要连续写两个 %,即 %%。
常用输出格式符标志（放在 % 的后面）：
字符 作用
数字 0 当输出数字时，填充 0 而不是空格
减号 - 修改为左对齐方式，空格填充在右边
空格 对应正数来说，左边预留一个空格作为符号位
加号 + 总是在正数左边加上 + 符号，在负数左边加上 - 符号
我们常用的 printf 函数实际上是对 fprintf 函数的包装，它用来向标准输出写入格式的字符串，其原型如下：
int printf(const char *format, ...);
它比 fprintf 函数少一个文件指针参数，因为这个文件指针一定是 stdout。
与格式化输出相关的还有一个函数 sprintf，它并不是文件 I/O 操作，而是将格式化的字符串输出到一个缓冲区中，原型：
int sprintf(char *str, const char *format, ...);
其中 str 参数就指向用于存放结果的缓冲区。sprintf 函数会在输出字符串的末尾加上结束符 \0。使用这个函数时要注意，str
指向的缓冲区要有足够的大小来容纳生成的字符串，否则就有内存访问越界的问题。很多情况下并不能事先知道结果字符串的长度，这时可
以用下面这个函数：
int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);
◆ size：限制生成字符串的长度，即写入缓冲区的字节数。如果格式化后的字符串长度等于或大于 size，则只写入前 size-1个
字节，然后写入结束符 \0。
◆ 返回值：格式化后的字符串长度。
fscanf，scanf 和 sscanf：
fscanf 可以从文件流以一定的格式读取数据，其原型如下：
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);
◆ stream：要读取的文件指针。
◆ format：格式字符串。
◆ 可变参数：一般是指针，指向用于存储到的数据流量。
◆ 返回值：成功解析的数据项的个数（不是字节数），失败则返回 EOF。
格式字符串中的字符将与输入流中读到的字符进行匹配，具体来说有以下几种情况。
◆ 空白字符：包括空格、制表、换行等字符，将与输入流中的连续 0 个或多个空白字符相匹配，也就是说，一个空白字符可以消
耗多个空白字符。
◆ 普通字符：不想与从输入流读入的字符相同。
◆ 转换符：以符合 % 开始的多个字符，这时输入流中读入的字符将按某种格式解析为数据，存入对应的可变参数指向的变量中。
常用输入转换符：
转换符 作用
%d 以十进制格式读入整数，存在整型变量中
%i 当下一个字符是 0 时，以八进制格式读取整数；当下两个字符是 0x 或 0X 时，以十六进制格式读入整数；否则以十进制格式读入整数，存放在整型 变量中。
%u 以十进制格式读入整数，存放在无符号整型变量中
%o 以八进制格式读入整数，存放在无符号整型变量中
%x 或 %X 以十六进制格式读入整数，存放在无符号整型变量中
%f，%g，%e 或 %E 读入浮点数，存放在浮点型变量中
%s 读入字符串，字符串从下一个非空白字符开始，再遇到一个空白字符或者达到指定的域宽后结束。字符串存放在对应的参数指向的缓冲区中，末尾会自 动加上 \0
%c 读入域宽所指定个数的字符，默认是一个。不跳过开始的空白字符，读入的字符放在对应参数指向的字符数组中，末尾不加 \0
scanf 函数类似于 fscnaf 函数，只不过是从标准输入读取数据，原型：
int scanf(const char *format, ...);
还有一个 sscanf 函数可以从字符串中格式化读取数据，原型：
int sscanf(const char *str, const char *format, ...);
其中，str 参数就是被读取的字符串。
标准 I/O 错误处理：
当标准 I/O 操作发送错误时，比如返回 NULL 指针或者 EOF，可以通过读 errno 变量得到错误码。
更方便的是使用标准 I/O 的错误判断函数，如：
int ferror(FILE *stream);
int feof(FILE *stream);
ferror 函数用于判断文件流是否发送错误，若返回非 0 值则表示发生了错误。
feof 函数用于判断对文件流的读写是否已到达尾部，若返回非 0 值则表示已到达尾部。
