I/O库函数

1. I/O库函数

系统调用是文件操作的基础，但只支持数据块的读写，I/O库函数能以最适合应用程序的逻辑单元读写，这也就是我们学习I/O库函数的意义

2 . I/O库函数与系统调用

在Unix/Linux中，I/O库函数建立在系统调用的基础上

  • 系统调用函数：
    open() , read(), write(), lseek(), close()
  • I/O库函数：
    open() , read(), write(), lseek(), close()

示例9.1， 示例9.2分析了fopen， fwrite ，fread I/O库函数与open，write， read系统调用的区别

每个I/O库函数的根都在对应的系统调用函数中。fopen()依赖于open(), fread()依赖于read(),

  1. 系统调用中，文件描述符fd是一个整数变量，I/O中，fp是文件流指针
  2. open的返回值是整数文件描述符fd,I/O库函数fopen。返回一个FILE结构体指针，如果fopen()失 败，则返回NULL, FILE结构体包含 一个内部缓冲区char fbufIBLKSIZE]和一个整数fd字段:，它记录open。在FILE结构体中 返回的文件描述符，将初始化为空，并将FILE结构体的地址返回。
  3. 如果FILE结构体中的fbuff] 为空，则发出read(fd, fbuf, BLKSIZE)系统调用,从文件中读取BLKSIZE字节，其中 BLKSIZE与文件系统块大小匹配。然后它从fbuf]]返回一个char.随后，fgetc()从fbuf[] 返回一个char,只要它仍然有数据一这样，库I/O read函数发出read。系统调用，仅用于重 新填充fbutl ],它们总是将BLKSZ1SE字节的数据从操作系统内核传输到用户空间

I/O库函数的算法

fread算法

fread函数从文件流中读取数据，对应于系统调用中的read；fwrite函数从文件流中写数据，对应于系统调用中的write
函数原型：

#include<stdio.h>
size_t  fread(void *ptr, size_t size, size_t nitems, FILE *stream);

参数说明：
*ptr 要读取数据的缓冲区，也就是要存放读取数据的地方。
size：指定每个数据记录的长度。
nitems： 计数，给出要传输的记录个数。
返回值：成功读取到数据缓冲区的记录个数，当到达文件尾时，他的返回值可能会消耗与nitems，甚至可以是0
size_t fwrite(const coid *ptr, size_t size , size_t nitimes, FILE *stream);
他从指定的数据缓冲区ptr中把数据写入文件流，返回成功写入的记录个数。

fwrite函数

fWrite()算法与fread()算法相似，只是数据传输方向不同，最开始，FILE结构体的内 部缓冲区是空的'在每次调用fwrite。时，它将数据写人内部缓冲区，并调整缓冲区的指 针、计数器和状态变量，以跟踪缓冲区中的字节数。如果缓冲区已满，则发出write。系统
调用，将整个缓冲区写入操作系统内核。

fclose函数

fclose函数关闭指定的文件流stream，这个操作会使所有未写出的数据都写出。因为stdio库函数会对数据进行缓冲，所有调用fclose函数是很重要的。
如果程序需要确保数据已经全部写出，就应该调用fclose函数。虽然程序正常结束时，也会自动的调用fclose函数，但这样就不能检测出调用fclose所产生的错误了。
函数原型如下：

#include<stdio,h>
int fclose(FILE *stream);

I/O库模式

fopen()中的模式参数可以指定为:"r"、" w"、"a”，分别代表读、写、追加。每个模式字符串可包含一个+号，表示同司时读写，或者在写入、追加情况下，如果文件不存在则创建文件。
"r+":表示读/写，不会截断文件。
"w+":表示读/写，但是会先截断文件; 如果文件不存在，会创建文件。
"a+":表示通过追加进行读/写;如果文件不存在，会创建文件

字符模式I/O

int fgetc(FILE *fp)；//返回的是整数
int ungetc(int c，FILE *fp)；
int fputc(int c，FILE *fp)；

行模式I/O

char *fgets(char *buf,int size,FILE *fp)//从fp中读取最多为一行(以\n结尾)的字符。
int fputs(char *buf,FILE *fp)//将buf中的一行写入fp中。

格式化I/O

//格式化输出:(FMT=格式字符串)
scanf(char *FMT，&items);
fscanf(fp,char *FMT，&items);
//格式化输出:
printf(char *FMT,items);
fprintf(fp,char *FMT,items);

内存中的转换函数

sscanf(buf，FMT，&items);
sprintf(buf,FMT,items);

注意，sscanf()和sprintf()并非I/O函数，而是内存中的数据转换函数。例如，atoi()是 一个标准库函数，将一串ASCII数字转换成整数，但是大多数Unix/Linux系统没有itoA() 函数，因为转换可由sprintf完成，所以不需要它。

其他I/O库函数

  • fseek()、ftell()、rewind():更改文件流中的读/写字节位置。
  • •feof()、ferr()、fileno。：测试文件流状态。
  • fdopen()：用文件描述符打开文件流。
  • freopen():以新名称重新打开现有的流。
  • setbuf。、setvbuf。：设置缓冲方案。
  • popen()：创建管道，复刻子进程来调用sh。

限制混合 fread-fwrite

由于不同的系统对于读写指针的处理方式不同导致得到不同结果

fread（）/ fwrite()会发出read()/write()系统调用来填充/清除内部缓冲区。当read()/write()使用文件 OFTE中的读/写指针时，fread()/fwrite()会使用FILE结构体中局部缓冲区的读/写指针。 如果没有fseek()来同步这两个指针，其结果就取决于它们在实现中的使用方式。

解决方式：

fseek(fp, (long)20, 0)；

插在freadyufwrite之间

文件流缓冲

每个文件流都有一个FILE结构体，其中包含一个内部缓冲区。对文件流进行读写需要 遍历FILE结构体的内部缓冲区

  • 无缓冲
  • 行缓冲
  • 全缓冲

变参函数

在I/O库函数中，printf()相当独特，因为多种不同类型的可变数量参数可以调用它。这 是允许的，因为最初的C语言不是一种类型检查语言。这些函数必须至少使用 一个参数进行声明，后跟3个点，

myprintf()的算法

假设格式字符串fmt=“char=%c string=%s integer=%d u32=%x\n”。这意味着分别有 char、char*、int、unsigned int和type的4个附加参数。myprint()的算法如下:
(1)扫描格式字符串fmt。打印任何不是%的字符。对于每个‘n’字符，打印一个额外的'\r字符。
(2)当遇到‘%’时，得到的下一个字符必须是‘c’、‘s’、‘u’、‘d’或‘x’中的一个。使用va_arg(ap,type)来提取相应的参数。然后后通过参数类型调用打印函数。
(3)当fmt字符串扫描结束时，算法结束

问题解决

文件操作都有什么？

文件的操作命令

(1）文件的创建
命令：touch 文件名称 —– 空文件

（2）文件的查看
命令：cat/more/less/tail 文件

(3）修改文件的内容
命令：vim 文件

（4）删除文件
同目录删除： rm -rf 文件

压缩文件的操作命令

Linux中的打包文件一般是以.tar结尾的，压缩的命令一般是以.gz结尾的。
而一般情况下打包和压缩是一起进行的，打包并压缩后的文件的后缀名一般.tar.gz。
命令：tar -zcvf 打包压缩后的文件名 要打包压缩的文件
其中：z：调用gzip压缩命令进行压缩
c：打包文件
v：显示运行过程
f：指定文件名

（2）解压压缩包
命令：tar [-xvf] 压缩文件
其中：x：代表解压

二进制文件和文本文件如何转换？

https://blog.csdn.net/renyongwang1988/article/details/8050506

#include <cstdio>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#define NSIZE 8

 

void print_2(int val2);

/***********文本文件转二进制**********/

void Text2Bin(const char* sIn,const char* sOut){

  char a[255];

  int count = 0;

  int ch;

  for(int j=0; j<255;j++)a[j]='\0';

  FILE* fin=fopen(sIn,"r");

  FILE* fout=fopen(sOut,"w");

  for(int i=0 ; i<=255 ; i++)fscanf(fin,"%c",&a[i]);

  for(int k=0 ; k<=254&&a[k] !='\0'; k++)

  { 

    ch = a[k];

    for(int a=7;a>=0;a--) fprintf(fout,"%d",ch>>a&1);

    //fprintf(fout,"\n");

  }

  fclose(fin);

  fclose(fout);

}

/***********二进制文件转文本文件**********/

void Bin2Text(const char* sIn,const char* sOut){

  FILE* fin=fopen(sIn,"r");

  FILE* fout=fopen(sOut,"w");

  char str[255*8];

  for(int r=0; r<255 ;r++) str[r]='\0';

  int i = 0, j = 0, iTemp = 0, flag = 0;

  int ibina[NSIZE];    

  char cRead[NSIZE];      

  char cChar;

  for(int a=0 ; a<=255 ; a++)fscanf(fin,"%c",&str[a]);

  //for(int f=0 ; f<=255 ; f++)printf("%c",str[f]);

  while(flag <= 255){

    //printf("%d",flag);

    for(int b=flag ; b>=flag && b<flag+NSIZE ; b++)

    {

      //printf("%d",b%8);

      cRead[b%8] = str[b];

      //printf("%c",cRead[b%8]);

    }

    for(i = 0; i < NSIZE; i++)

    {

      ibina[i] = (cRead[i]-'0');

    }

    iTemp = 1;

    cChar = 0;

    for(j = 7; j >=0 ; j--)

    {

      //printf("%c",ibina[j]);

      //printf("%d\n",cChar);

      cChar+=ibina[j]*iTemp;

      iTemp *= 2;

    }

    printf("%c",cChar);

    fprintf(fout,"%c",cChar);

    flag=flag+8;

  }

  fclose(fin);

  fclose(fout);

}

 

int main(){

  Text2Bin("d:\\a1.txt","d:\\a2.txt");

  Bin2Text("d:\\a2.txt","d:\\b2.txt");

  printf("\nSuccessfully converted file!\n");

  return 0;

}

数据结构如何读写

从文件读取结构体

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct
{
    char c;
    char *str;
    char s[100];
    int h;
} st;
int main(void)
{
    FILE *fp;
    st sb;
    fp=fopen("st.txt","r");
    if(!fp)
    {
        printf("errror!\n");
        exit(-1);
    }
    fread(&sb,sizeof(sb),1,fp);
    printf("sb:c=%c,str=%s,s=%s,h= %d\n", sb.c, sb.str, sb.s, sb.h);
    printf("sizeof(sb)=%d:&c=%x,&str=%x,&s=%x,&h=%x\n", sizeof(sb), &sb.c, &sb.str, &sb.s, &sb.h);

    fclose(fp);

    return 0;
}

将结构体写入文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct
{
    char c;
    char *str;
    char s[100];
    int h;
} st;
int main(void)
{
    FILE *fp;
    st sa, sb;
    char *str = "abcdefg";
    sa.c = 'K';
    sa.str = "abcdefg";
    strcpy(sa.s, str);
    sa.h = -3;

    fp = fopen("st.txt", "w+");
    if (!fp)
    {
        printf("errror!\n");
        exit(-1);
    }
    printf("sa:c=%c,str=%s,s=%s,h= %d\n", sa.c, sa.str, sa.s, sa.h);
    printf("sizeof(sa)=%d:&c=%x,&str=%x,&s=%x,&h=%x\n", sizeof(sa), &sa.c, &sa.str, &sa.s, &sa.h);
    fwrite(&sa, sizeof(sa), 1, fp);
    rewind(fp);
    fread(&sb, sizeof(sb), 1, fp);
    printf("sa:c=%c,str=%s,s=%s,h= %d\n", sa.c, sa.str, sa.s, sa.h);
    fclose(fp);

    return 0;
}

实验截图