IO——标准IO

news2025/3/12 23:53:26

1.1概念

在这里插入图片描述

标准IO：是在C库中定义的一组专门用于输入输出的函数。

1.2特点

（1）通过缓冲机制减少系统调用，提高效率
（2）围绕流操作，用FILE*描述
（3）标准IO默认打开三个流，stdin,stdout,stderr

1.3缓存区

（1）全缓存，和文件相关
全缓存表示当缓存区填满时才进行写入操作
（2）行缓存，和终端相关
表示当换行时才进行写入操作
（3）不缓存，标准错误，没有缓存，直接输出
刷新标准输出缓存区的条件
（1）程序正常退出
（2）缓存区满
（3）\n,换行操作
（4）强制刷新 fflush(NULL)
例：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    //printf("hello world\n"); //\n不光可以换行，还可以刷新标准输出的缓冲区
    printf("hello world");
    fflush(NULL); //强制刷新缓存区
    while (1);//让程序无法正常结束
    return 0;  //正常退出刷新刷存区
}

标准输出缓存区大小
1kb
在这里插入图片描述
缓存区存了256个int字符，共256*4=1024b=1kb

1.4函数接口

1.4.1打开fopen

FILE* open(const charpath,const charmode)
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，文件流定位到文件开头
r+：可读可写，当文件不存在时报错，文件流定位到文件开头
w：只写，文件不存在创建，存在则清空
w+：可读可写，文件不存在创建，存在则清空
a：追加(在末尾写),文件不存在创建，存在追加，文件流定位到文件末尾
a+：读和追加，文件不存在创建，存在追加，读文件流定位到文件开头，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：文件流
失败：NULL，并且会设置错误码

1.4.2关闭文件fclose

int fclose(FILE* stream);
功能：关闭文件
参数：stream：文件流

#include <stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    FILE *fp;
    //1.打开文件
    //fp = fopen("test.txt","w");
    fp = fopen("test.txt", "r");
    if (NULL == fp)
    {
        perror("fopen err"); //如果以r方式打开，没有这个文件会报错，打印错误信息。
        return -1;
    }
    printf("fopen success\n");

    //2. 关闭文件
    fclose(fp);

    return 0;
}

1.4.3 文件读写操作

1.4.3.1读写一个字符fgetc() fputc()

每次读一个字符fgetc()
int fgetc(FILE * stream);
功能：从文件中读取一个字符,并将当前文件指针位置向后移动一个字符。
参数：stream：文件流
返回值：成功：读到的字符
失败或读到文件末尾：EOF(-1)
每次写一个字符fputc()
int fputc(int c, FILE * stream);
功能：向文件中写入一个字符, 成功写入后文件指针会自动向后移动一个字节位置。
参数：c：要写的字符
stream：文件流
返回值：成功：写的字符的ASCII
失败：EOF(-1)
针对文件

#include <stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    FILE *fp;
    //1.打开文件
    fp = fopen("test.txt", "r+");
    //fp = fopen("test.txt", "r");
    if (NULL == fp)
    {
        perror("fopen err"); //如果以r方式打开，没有这个文件会报错，打印错误信息。
        return -1;
    }
    printf("fopen success\n");

    //对文件读写操作
    char ch = fgetc(fp);
    printf("%c %d\n", ch, ch);//h 104

    ch = fgetc(fp);
    printf("%c %d\n", ch, ch);//e 101

    fputc('a', fp);
    fputc(98, fp);

    //2. 关闭文件
    fclose(fp);

    return 0;
}

针对终端

#include <stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char ch = fgetc(stdin);
    //printf("%d %c\n", ch, ch);
    fputc(ch, stdout);

    ch = fgetc(stdin);
    //printf("%d %c\n", ch, ch);
    fputc(ch, stdout);

    return 0;
}

补充：feof和ferror
int feof(FILE * stream);
功能：判断文件有没有到结尾，也就是当前所在位置后面还有没有字符。
返回：如果到达文件末尾，返回非零值。如果后面还有字符则返回0。
intferror(FILE * stream);
功能:检测文件有没有出错
返回：文件出错，返回非零值。如果没有出错，返回0。

fp = fopen("test.txt", "w");//权限设置为写
    if (NULL == fp)
    {
        perror("fopen err"); 
        return -1;
    }
    printf("fopen success\n");

    char ch = fgetc(fp); //因为权限是只写，所以读操作有错误。
    if (ferror(fp))
    {
        printf("err!\n");
        return -1;
    }

1.4.3.2读写字符串fgets() fputs()

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：期望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或者到达文件末尾后不再继续读下一行
并把它存储在s所指向的字符串内。（注意此时s最后两个字符为 \n \0,可以此判断行末）
if(s[strlen(s)-1]==‘\n’)行数+1；

int fputs(const char *s, FILE * stream);
功能：向文件中写字符串
参数：s：要写的内容
stream：文件流
返回值：成功：非负整数
失败：EOF

注意： fgets输入时最后一定有一个位置给\0

1.4.3.3二进制读取fread() fwrite()

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
功能：从文件流读取多个元素(将二进制数据从文件读出)
参数： ptr ：是一个指针，是存放数据的存储空间的起始地址，用来存放读取元素
size ：元素大小 sizeof(元素数据类型)
nmemb ：读取元素的个数
stream ：要读取的文件流
返回值：成功：读取的元素的个数
读到文件尾或失败： 0

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,
FILE *stream);
功能：将二进制数据写入文件
参数： ptr ：是一个指针，保存要输出数据的空间的地址。
size ：要写入的字节数 sizeof(数据类型)
nmemb : 要进行写入元素的个数
strem: 目标文件流指针
返回值：成功：写的元素个数
失败 ：-1

1.4.4其他操作

1.4.4.1重定向freopen()

FILE * freopen(const char *pathname,  const char *mode,  FILE* fp);
功能：将指定的文件流重定向到打开的文件中
参数：path：文件路径
     mode：打开文件的方式（同fopen）
     fp：文件流指针
返回值：成功：返回文件流指针
      失败：NULL
      
#include <stdio.h>
//例子
int main(int argc, char const *argv[])
{
    printf("hello\n");
    //将标准输出重定向到打开的test.txt中
    freopen("test.txt", "w+", stdout);
    printf("world\n");

    //将标准输出流重定向到终端文件/dev/tty
    freopen("/dev/tty", "r+", stdout);
    printf("66666\n");

    return 0;
}

1.4.4.2定位操作rwind() fseek() ftell()

void rewind(FILE *stream);
功能：将文件位置指针定位到起始位置

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
功能:文件的定位操作
参数：stream：文件流
     offset：偏移量：正数表示向后文件尾部偏移，负数表示向文件开头偏移
     whence：相对位置：
           SEEK_SET:相对于文件开头
           SEEK_CUR:相对于文件当前位置
           SEEK_END:相对于文件末尾
返回值：成功：0
       失败：-1 
注：当打开文件的方式为a或a+时，fseek不起作用    
补充：其中SEEK_SET,SEEK_CUR和SEEK_END和依次为0，1和2.
例子：
把fp指针移动到离文件开头100字节处：fseek(fp,100,0);
把fp指针移动到离文件当前位置100字节处:fseek(fp,100,1);
把fp指针退回到离文件结尾100字节处: fseek(fp,-100,2);

long ftell(FILE *stream);
功能：获取当前的文件位置
参数：要检测的文件流
返回值：成功：当前的文件位置，出错：-1

总结：

  1. 为什么用标准IO？
    因为读写文件通常是大量的数据（相对于底层驱动的系统调用所实现的数据操作单位），这时，使用库函数可以大大减少系统调用的次数。
  2. 为了保证可移植性

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