C的文件IO

IO的层次：

1. 底层IO：使用操作系统提供的的基础IO服务

2. 标准IO：使用C函数库和头文件"stdio.h"提供的标准包

C标准仅支持标准IO因为无法保证所有的操作系统使用相同的底层IO模型。标准IO除了便携性外，还有两个优点：

a). 它有很多能够简化处理不同IO问题的特殊函数

b). 输入和输出都是buffered的

stdout和stderr的一个区别是stderr是没有buffer的，错误的信息会直接输出

MS-DOS下用"Ctrl+Z"表示文件的结尾，但在Unix和Linux下它只是一个普通的字符；MS-DOS下用"\r\n"表示新的一行，当用text mode打开文件时，C程序会将"\r\n"视为"\n"，但在binary mode下仍会看到"\r\n"

return和exit的区别：

1. 如果将main函数0设为递归函数，exit可以退出程序但return会将控制交给前一级递归直到最外层

2. 当在main函数之外的函数调用exit时也能够退出程序

fopen()函数

fopen()不仅打开了一个文件，还建立了一个buffer（如果是读写模式的话则有两个buffer）。第一个参数是要打开的文件名，更确切地说，是包含文件名字符串的地址。如果成功打开文件，fopen()会返回一个文件指针；如果打开失败，会返回一个NULL指针。文件指针的类型是pointer-to-FILE，它并不指向实际的文件，而只是指向包含关于文件信息的data
object，包括这个文件IO使用的buffer的信息。第二个参数是一个模式字符串，表明以什么方式打开文件。例：

FILE *fp;

fp = fopen(argv[1], "r");

fopen()第二个参数的选项：





对Unix和Linux等只有一种文件类型的系统来说，有"b"的模式和无"b"的模式相同

C11带有x的写模式有以下特点：

1. 如果在写模式下尝试打开一个已有的文件，x模式会打开失败而不是打开清空原文件内容，可以更好地保护原文件

2. x模式在当前处理关闭文件之前会阻止其他程序或线程访问该文件（取决于环境的允许情况）

fclose()函数

fclose(fp)关闭fp代表的文件并清空buffer。如果成功运行返回0，否则返回EOF

面向text的IO（处理字符和字符串）

getc()和putc()函数

二者类似getchar()和putchar()，区别在于需要指明使用的文件，如【ch = getc(fp); putc(ch, fp2);】；putc(ch, stdout)与putchar(ch)作用相同。当getc()读到文件结尾时会返回EOF，为了避免读取一个空的文件，应该在进入循环之前进行检查

fprintf()和fscanf()函数

fprintf()和fscanf()函数类似printf()和scanf()，区别在于他们要在第一个参数指明恰当的文件（注意putc是在最后一个参数指明文件）。如果fprintf输出的是数字，它其实只是将数字转换成字符进行输出，而并非输出数字本身的值

fprintf(stdout, "test: %s", argv[0]);

fprintf(fp, "%s\n", words);

fprintf(stderr, "fail");

fscanf(stdin, "%40s", words);

fgets()与fputs()函数（参考"C的字符串"）

fgets()返回指向char型的指针，例：fgets(words, STLEN, fp); fputs(words, fp);

fseek()，ftell()和rewind()

fseek()

能够像处理数组一样处理文件，可以直接移动到一个被fopen()打开的文件的任意byte位置。fseek()的返回值是int型，返回0表明正常运行，返回-1表明出现问题（如移动范围超出文件边界）。它有三个参数：第一个是要处理文件的文件指针；第二个叫作offset，必须是long型但可正可负，表明从起始位置移动多远（单位是byte）；第三个参数是模式，表明起始位置，可以是"SEEK_SET"（文件开头），"SEEK_CUR"（当前位置）或"SEEK_END"（文件结尾）

ftell()

返回在一个文件中的当前位置，返回值是long型。在ANSI C下，当以binary mode打开文件时，返回的是从开头到当前位置的byte数，如第一个byte是0；但text mode下打开则不一定是这样

ANSI C下，以text mode打开文件时，ftell()的返回值可以用作fseek()函数的第二个参数

rewind()

将文件指针重新指向文件开头，例：rewind(fp);

如果考虑程序的可移植性，需要注意：

1. 在binary mode下，具体的实现不一定支持SEEK_END模式，最具可移植性的方法是一个byte一个byte地读入文件直到结尾（但是这样比直接跳到文件结尾要慢）

2. 在text mode下，能保证有效的fseek()用法只有：



fgetpos()和fsetpos()

fseek()和ftell()的一个局限是他们只能处理大小能被long型表示的文件。ANSI C引入了两个能处理更大文件大小的位置函数，它们使用新类型fpos_t而非long型来表示文件位置。fpost_t类型不是一个基本类型，它是通过其他类型来定义的，但不能是数组类型。它可以有不同的实现来满足某个具体平台的需求，比如可以被定义成structure

fgetpos()的prototype：int fgetpos(FILE* restrict stream, fpos_t* restrict pos);

调用时，它在pos所指向的位置放置一个fpos_t值，这个值描述了文件中的一个位置。如果成功函数返回0，否则返回非0值

fsetpos()的prototype：int fsetpos(FILE* stream, const fpos_t* pos);

调用时，它用放在被pos指向的位置的fpost_t的值来将文件指针设定到由那个值所指向的位置。fpos_t的值必须是之前由调用fgetpos()获得的。若成功返回0，否则返回非0值

ungetc()

int ungetc(int c, FILE* fp)：将一个字符退回输入流中，这个字符会被下一个读取文件流的函数取得

fflush()

int fflush(FILE *fp)：将任何在output buffer中未写入的数据送到fp所指向的文件中，如果fp是空指针，则所有的output buffer都会被清空。在输入流上使用fflush()的结果是无法定义的

setvbuf()

int setvbuf(FILE* restrict fp, char* restrict buf, int mode, size_t size)：为标准IO函数建立一个替代buffer。它在文件被打开但在这个流中尚未执行其他操作时被调用。指针fp指明针对的流；buf指向使用的存储，如果buf是NULL函数会自动分配一个buffer，如果不是NULL则必须自行创建buffer（比如创建一个1024长度的char型数组）；size告知setvbuf()数组的大小；mode有以下选项：a)
_IOFBF表示当buffer满时flush；b) _IOLBF表示当buffer满时或出现newline时flush；c) _IONBF表示不使用buffer。如果函数成功返回0，否则返回非0

binary IO

面向text的IO只能存储字符而非数值，最准确且一致的存储数值的方式是用计算机使用的bit方式进行存储，这样的数据被称为以binary形式存储的。尽管所有的数据最终都是存储的binary数据，如果文件中的数据是以字符的形式呈现的，则说文件包含text data；如果所有的数据都是以binary形式的数值呈现的，则说文件包含binary data

对于Unix和Linux来说，用binary mode和text mode打开文件是一样的

fwrite()和fread()

fwrite()

size_t fwrite(const void* restrict ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE* restrict fp);

fwrite()函数向文件中写入binary data。参数中，ptr是要写入数据块的地址；size代表数据块的总byte数；nmemb代表要写的数据块数；fp指向要写入的数据。函数的返回值是成功写入的项目数，通常等于nmemb，但如果发生错误的话可能会更小

例：double earnings[10]; fwrite(earnings, sizeof(double), 10, fp);

fread()

size_t fread(void* restrict ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE* restrict fp);

fread()的参数与fwrite()相同，ptr是读入文件的数据的存储地址，fp指明要读取的文件。它的返回值是成功读取的项目数，通常等于nmemb，如果发生错误或遇到文件结尾的话会更小

例：double earnings[10]; fread(earnings, sizeof(double), 10, fp);

feof()和ferror()

当标准输入函数返回EOF时，通常是读到了文件的结尾，但也有可能是发生了错误，feof()和ferror()能区别这两种情况。

int feof(FILE* fp)：如果最后一次调用到了文件结尾，则返回非0值，否则返回0

int ferror(FILE* fp)：如果读写发生了错误返回非0值，否则返回0