IO入门day1

课程分为三部分：IO文件-动态库、静态库制作，进程（本地进程间通信），线程（线程通信）

特点：学习大量的函数接口调用-函数名及功能、man手册查看参数

一、IO介绍

1、概念

对文件的输入输出。I :input O:output

读文件：将文件中的内容读到内存中进行处理

写文件：将内存中的内容写到文件中

文件是存放到磁盘空间上的，掉电文件不丢失

2、linux文件类型：

b（块设备文件）

c（字符设备文件）

d（目录文件）

-（普通文件）

l（链接文件）

s（套接字文件）网络编程

p（管道文件）

二、文件IO和标准IO区别

总结：

标准IO：是c库提供的输入输出函数接口。不同的操作系统都可以使用，只要有库就行。是在系统调用之前做了一个二次封装，间接进行了系统调用。

文件IO：内核向上提供的输出输出函数接口，叫做系统调用函数接口。基于内核，内核不同，系统调用函数接口不同，文件IO不同操作系统函数接口不通用。

fread-标准IO的函数接口
{
    if(是linux)
    {
        //调用linux的系统调用函数接口
        read();
    }
    else if(是windows)
    {
         _read();
    }
    else if(是mac)
    {
        Read();
    }
}
标准IO在系统调用之前做二次封装增加缓存机制 ，减少了系统调用次数，提高效率。

三、标准IO

1.标准I/O

标准IO是指在C库中提供的一组专门用于输入输出的函数

标准I/O由ANSI C标准定义不仅在UNIX系统，在很多操作系统上都实现了标准I/O

标准I/O通过缓冲机制减少系统调用，实现更高效率

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IO默认打开了三个流：stdin、stdout、stderr-->标准输入、标准输出、标准出错

2. 文件 I/O man 2

是有linux内核提供的接口函数

这些操作往往都会涉及到对硬件的操作，

磁盘运行速度比较慢，因此要减少磁盘的

读写次数,没有缓冲机制。

增加每次续写的量，也就是减少

read write 函数的调用次数。

四、流

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。

流指针：FILE *

每个被打开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。

查看结构体：FILE 追踪软件ctags

vi -t FILE

typedef struct _IO_FILE FILE;

ctrl ’]‘ ：追踪

ctrl ’t‘ ：返回：

用结束地址减去起始地址可以得到缓存区大小：

char* _IO_buf_base; /* 缓存区的起始地址 */

char* _IO_buf_end; /* 缓存器的结束后地址 */

围绕“流”进行操作，“流”用FILE*表示。

FILE是数据类型（结构体），FILE*结构体指针。
文件内部有文件指针，文件用文件指针操作，流只是起到了一个媒介的作用，封装原来的接口等，开辟缓冲区，减少系统调用。
索引使用：1.vi -t要查找的内容（查找宏，数据类型等）

输入前面序号，回车

继续追踪

将光标定位到要追踪的内容上，ctrl+] （右中括号）

回退：ctrl+t

3）标准IO默认打开了三个流，stdin（标准输入）、stdout（标准输出）、stderr（标准错误）

三个流是结构体指针变量。

4）标准IO一般只用于操作普通文件

五、标准I/O常见函数

1. fopen / fclose 打开文件关闭文件

2. fgetc / fputc 读一个字符/写一个字符

3. fgets / fputs 读一个字符串/写一个字符串

4. fwrite/ fread 读写一个二进制文件

5. fseek 移动文件指针(光标)函数

六、缓冲区分类

注意：缓存区是在使用的时候才会开辟

1.全缓存 -->fopen打开的文件都是全缓存

刷新全缓存:

1.程序正常退出

2.fflush强制刷新缓存

3.遇到return (main)

4.exit退出进程

5.关闭fclose流指针

6.缓存区满

2.行缓存 -->基于终端:stdin\stdout

刷新缓存区:

1.'\n'刷新

2.程序正常退出

3.fflush强制刷新缓存

4.遇到return (main)

5.exit退出进程

6.关闭fclose流指针

7.缓存区满

注意:当遇到阻塞输入函数时,输出缓存区会刷新

3.不缓存: stderr

行缓存区大小计算：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
 //计算行缓存的大小   
   /*  for(int i=1;i<300;i++)//256*4=1024 = 1KB
    {
      printf("%4d",i);
    }*///缓存区满计算
  //缓存区首尾地址之差
    printf("hello world.");//缓存区使用时开辟
    printf("size:%d\n",stdout->_IO_buf_end-stdout->_IO_buf_base);
    while(1);
    return 0;
}

fflush函数：

查看错误码 vi -t EEXIST

#include <stdio.h>
int fflush(FILE *stream);
功能：刷新缓存区
参数：
    stream:流  (NULL:刷新所有流)
返回值：成功 0
失败：返回错误码 EOF(-1)，更新errno。

七、缓冲机制

1）全缓冲：跟文件相关

刷新条件：

程序正常结束

缓冲区满刷新

强制刷新：fflush

2）行缓冲：跟终端相关

刷新条件：

程序正常结束

缓冲区满刷新

强制刷新：fflush

#include <stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    //1.\n刷新缓冲区
    // printf("hello world\n");

    // while (1)
    //     ;
    //2.程序正常退出
    // printf("hello world");

    // while (1)
    //     ;//不让程序结束
    //3.缓冲区满刷新
    //有大小,当将缓冲区写满数据时,
    //再继续向缓冲区中写数据,
    //会将原来缓冲区中满了的数据全部拿出来,打印到终端
    //新写的数据,可以继续向里面写
    //测试缓冲区大小 kb 1kb=1024byte 1b=8bit
    //缓冲区大小1kb
    //方法一:
    // for(int i=0;i<300;i++)
    // {
    //     printf("%4d",i);
    // }
    // while(1);
    //方法二:
    //缓冲区的结束地址-起始地址=缓冲区大小
    // printf("hello"); //开辟缓冲区
    // printf("%d\n", stdout->_IO_buf_end - stdout->_IO_buf_base);
    // 4.强制刷新
    printf("hello");
    //fflush(stdout);//强制刷新
    fflush(NULL);//强制刷新所有的输出缓存
    while (1)
        ;
    return 0;
}

return 是函数的正常结束

ctrl +c是函数的不正常结束

3）不缓冲：没有缓冲区，标准错误

scanf--》标准输入缓冲区---》终端输入

标准输入缓冲区有内容不进入终端输入

printf--》标准输出缓冲区---》终端

八、标准IO函数接口

1、fopen freopen打开文件

1)fopen 打开文件

FILE *fopen(const char *path, const char *mode)
功能：打开文件
参数：
    path：打开的文件路径
    mode：打开的方式
        r：只读，当文件不存在时报错，文件指针定位到文件开头
        r+：可读可写，当文件不存在时报错，文件指针定位到文件开头
        w：只写，文件不存在创建，存在清空文件，文件指针定位到文件开头
        w+：可读可写，文件不存在创建，存在清空文件，文件指针定位到文件开头
        a：追加(在末尾写),文件不存在创建，存在追加，文件指针定位到文件末尾
        a+：读和追加，文件不存在创建，存在追加，读文件指针定位到文件开头，
            写文件流定位到文件末尾
注：当a的方式打开文件时，写只能在末尾进行追加，定位操作是无法改变写的位置，但是可以改变读的位置
返回值：成功：得到一个文件流指针
      失败：NULL，并且会设置错误码

a+:初始读指针在文件开始位置，写指针在文件结束位置，如果只调用读指针，那么读指针从刚开始位置后移，一旦调用写指针，读写指针合二为一，读指针去到写指针的位置

测试：一个任务中最多能打开多少个文件？（一个文件是可以被重复打开）1024个；

2、获取错误信息 perror

2.1查看错误码 vi -t EEXIST

void perror(const char *s);
功能：根据errno值获取错误信息，将信息输出到终端
参数：
    s:错误信息的内容
返回值：无

3、关闭文件：fclose

int fclose(FILE* stream);
功能：关闭文件
参数：stream：文件流
成功：返回0
失败：返回-1，更新erron

4、读写操作

1）fgetc：每次读一个字符

int  fgetc(FILE * stream)
功能：从文件中读取一个字符
参数：stream：文件流
返回值：成功：读到的字符ASCII码
      失败或读到文件末尾：EOF(-1)

2）fputc：每次写一个字符

int fputc(int c, FILE * stream)
功能：向文件中写入一个字符
参数：c：要写的字符
   stream：文件流
返回值：成功：写的字符的ASCII码
      失败：EOF（-1）

练习1、用fgetc和fputc完成cp功能

练习2、测试全缓存大小

3）fprintf定向输出到文件中

int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
    功能:向指定的文件以指定的格数写入数据
	  参数: stream :流指针
	    format:指定格式
		...:多个参数
	返回值:输出字符个数
	 失败返回:EOF

4）fgets：

char * fgets(char *s,  int size,  FILE * stream);
功能：从文件中每次读取一行字符串
参数：s：存放字符串的地址
         size：一次读取的字符个数         
         stream：文件流
 返回值：成功：s的地址
       失败或读到文件末尾：NULL
特性：每次实际读取的字符个数为size-1个，会在末尾自动添加\0
       每次读一行，遇到\n后不再继续，读下一行

5）fputs

 int fputs(const char *s, FILE *stream);
   功能：向指定文件中输入一串字符
   参数：
         s:输入字符串的首地址
		 stream：文件流指针
	返回值：成功返回输出字符个数
	失败返回EOF