Linux学习笔记之标准IO

关于了解标准IO以及文件IO，首先我们通过以下简化的图了解一下文件系统的体系结构

 

 

系统调用：是操作系统提供的一组特殊接口，我们可以通过这一组接口，进行分配内存、创建进程、实现进程之间的通信等。

VFS:虚拟文件系统，是Linux文件系统对外的接口，一方面给用户空间的程序提供文件系统接口，另一方面还提供了内核中的一个抽象功能，实现不同文件系统在Linux下共存。一个实际的文件系统想被linux支持，就必须提供一个符合VFS标准的接口，才能与VFS协同工作，VFS不是实际操作系统，只是一种转换机制。它就是把各种具体的文件系统的公共部分抽取出来，形成一个抽象层，是系统内核的一部分，位于用户程序和具体的文件系统之间。

从图中我们知道，我们应用程序有两种方法对文件进行操作，一个是直接通过系统调用可以直接和内核进行交互，另一个是通过c库然后再通过系统调用对内核进行交互。

以下说一下文件IO和标准IO的区别

文件IO：又称为低级磁盘IO，任何兼容POSIX标准操作系统上都支持文件IO，每次执行操作时都会执行相关系统调用，不带缓冲，可以访问不同类型的文件。文件IO是对文件描述符进行操作

　　　　优点：直接处理实际文件。

　　　　缺点：频繁的系统调用，增加系统开销。

标准IO：又称为高级磁盘IO，遵循ANSIC相关标准，只要并发环境中有标准C库，标准IO就可以使用，带缓冲，通常只能访问普通文件。标准IO是对流进行操作。

　　　　优点：先读写缓冲区，然后必要时访问实际文件，减少系统调用，移植性好。

 

 

一.标准IO

 

　　标准IO是通过流进行操作从而达到对文件进行操作，那么流究竟是什么呢？

　　流其实是一个结构体类型的指针，一个指向文件的指针，是可以被我们当作操作文件的入口，以下是在/usr/include下找到流的原型

　　---------------------------------------------------------
　　　　补充：安装ctags插件
　　　　sudo apt-get update
　　　　sudo apt-get install ctags
　　　　cd /usr/include
　　　　sudo ctags -R 使ctags在当前目录下生效
　　　　vim -t 查找内容
　　---------------------------------------------------------

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 上面的结构体就是流的原型，所以我们在使用标准IO操作文件时用到的就是流。

标准IO下流的三种缓冲类型：

　　全缓冲：存满标准IO的缓冲区后才进行实际IO操作。默认打开都是全缓冲的。

　　　　　　何时能操作实际IO？

　　　　　　（1）缓冲区满

　　　　　　（2）使用fflush函数

　　　　　　（3）程序正常结束

　　行缓冲：输入输出遇到换行符时执行实际IO操作。例子：标准输入流和标准输出流。

　　　　　　何时能操作实际IO？

　　　　　　（1）缓冲区满

　　　　　　（2）使用fflush函数

　　　　　　（3）程序正常结束

　　　　　　（4）遇到换行符

　　无缓冲：不对IO操作进行缓冲，即在流读写时会立刻操作实际文件。例子：标准错误流。

　　

流的常见操作：打开、读写、关闭

　　
　　用户程序进行时，系统默认生成三个流，标准输入流（stdin）、标准输出流（stdout）、标准错误流（stderr）。

　　流的打开：有fopen()、freopen()、fdopen()，以不同形式打开文件，并且返回值都是一个指向流的指针，接下来主要讲fopen。

　　

　　函数原型：FILE *fopen(const char *path, const char *mode);

　　函数功能：打开文件

　　函数头文件：#include <stdio.h>

　　函数参数：path：文件所在路径

　　　　　　　mode：文件打开方式　　　　　　　　

　　　　　　　　　　r:用只读的方式打开，文件要一定存在
　　　　　　　　　　r+：可以对文件进行读写，文件要一定存在
　　　　　　　　　　w:用只写的方式打开，文件可以不存在，如果不存在，则创建文件，如果文件存在，就清空文件中的内容　　
　　　　　　　　　　w+:可以对文件进行读写,文件可以不存在，如果不存在，则创建文件，如果文件存在，就清空文件中的内容
　　　　　　　　　　a:用只写的方式打开,文件可以不存在，如果不存在，则创建文件，如果文件存在，在文件末尾追加
　　　　　　　　　　a+：可以对文件进行读写，文件可以不存在，如果不存在，则创建文件，如果文件存在，在文件末尾追加

　　函数返回值：成功：返回流（指向FILE的指针）

　　　　　　　　失败：返回NULL

 

　　流的关闭：fclose()，执行这个函数时总共进行两个步骤    ①将流的缓冲区内数据全部读入写入文件中     ②释放相关资源，关闭流

　　　

　　函数原型：int fclose(FILE *fp);

　　函数功能：关闭文件

　　函数头文件：#include <stdio.h>

　　函数参数：fp：准备关闭的流

　　函数返回值：成功：返回0

　　　　　　　　失败：返回EOF(-1)，并置错误码

 

 

 

 　　注：当标准IO执行结果如果出现错误时，会把错误码保存在全局变量errno中，然后使用perror函数进行打印错误信息。

　　

 

　　流的读写：流的读写可以分做三小块，①fgetc和fputc   ②fgets和fputs  ③fwrite和fread

　　①fgetc和fputc   按字符读写（看最后一个字母就知道啦 c代表char）

　　　　

　　函数原型：int fgetc(FILE *stream);

　　函数功能：从文件中读取一个字符

　　函数头文件：#include <stdio.h>

　　函数参数：stream：要读取的流；

　　函数返回值：成功：返回读到的字符

　　　　　　　　读到文件末尾或者失败：返回EOF(-1)，并置错误码

　　　　

 

 　　　　fgetc内部会强转，所以最后返回的时字符。

 

　　函数原型：int fputc(int c,FILE *stream);

　　函数功能：向指定流输出一个字符

　　函数头文件：#include <stdio.h>

　　函数参数：

　　　　　　c : 需要输出的字符

　　　　　　stream：要指定的流；

　　函数返回值：成功：输出字符c

　　　　　　　　失败：返回EOF(-1)

 

 

fgetc和fputc结合起来使用文件复制代码如下

 

 

 

 

 

②fgets和fputs   按字符读写（看最后一个字母就知道啦 s代表string）

 

 

　　函数原型：int fgets(char *s , int size , FILE *stream);

　　函数功能：从流中读取取一行字符串,最多读取size-1字符。因为最后一个字符要放'\0',如果遇到换行符，则停止一次读取

　　函数头文件：#include <stdio.h>

　　函数参数：

　　　　　　s: 用来存放从文件中读取到的字符串缓冲区首地址

　　　　　　size : 获取的字符数(读取到最多为size -1)

　　　　　　stream：要指定的流；

　　函数返回值：成功：返回s

　　　　　　　　到达文件末尾或者失败：NULL

 

当一行内容大于等于size-1时，就读size-1个字符 ，否则读到换行符结束 

 

 

　　函数原型：int fputs(const char *s , FILE *stream);

　　函数功能：向文件每次输入一行字符串

　　函数头文件：#include <stdio.h>

　　函数参数：

　　　　　　s: 用来存放从文件中读取到的字符串缓冲区首地址

　　　　　　stream：要指定的流；

　　函数返回值：成功：返回s

　　　　　　　　失败：NULL

 

 

fgets和fputs结合起来使用文件复制代码如下