unix环境高级编程-标准IO

标准IO库：

不仅在unix上，在很多操作系统上都实现了标准的IO库，它处理了很多细节，例如缓冲区分配，优化长度执行IO等。

流和FILE对象：

对于标准的IO库，它们的操作是围绕流（stream）进行的。当用标准IO库打开或创建一个文件时，已经使一个流和一个文件相关联，标准的io文件流可用于单字节和多字节字符集，流的定向决定了所读。所写的字符是单字节还是多字节的，当一个流最初被创建，并没有定向，若在一个未定向的流上使用一个多字节IO函数，则将该流的定向设置为宽定向，若在未定向的流上使用单字节IO函数，则流定向为字节定向的。只有两个函数能够改变流的定向，freopen清除一个流的定向，fwide函数设置流的定向。

当打开一个流时，标准IO函数fopen返回一个指向FILE对象的指针，该对象通常是一个结构，包含了标准IO库为管理该流需要的所有信息，包括用于实际IO文件描述符、指向用于该缓冲区的指针、缓冲区的长度、当前在缓冲区的字符数等。

应用程序没有必要检验FILE对象，为了引用一个流，需将FILE指针作为参数传递给每个标准IO函数，称指向FILE对象的指针为文件指针。

标准输入，标准输出和标准出错：

对一个进程预定义了三个流，可以自动被进程使用，，这三个标准io流通过预定义文件指针stdin，stdout和stderr加以引用，这三个指针同样定义在头文件<stdio.h>中。

缓冲：

标准io库提供缓冲的目的是尽可能减少使用read和write调用的次数，对io流自动进行缓冲管理。

标准io提供三种类型的缓冲：

1.全缓冲，这种情况下，填满io缓冲区才能进行实际io操作，在一个流上进行第一次io操作，相关标准io函数通常调用malloc获取缓冲区

2.行缓冲，当输入和输出遇到换行符，执行io操作，当流涉及到一个终端时，通常使用行缓冲。

3.不带缓冲，标准库不对字符进行缓冲存储

标准出错是不带缓冲的，打开至终端设备的是行缓冲的，其他流是全缓冲的。

更改缓冲类型：



这些函数一定要在流已被打开的后调用，setbuf函数打开或关闭缓冲机制，使用setvbuf，可以精确的指定所需的缓冲类型，这是用mode参数实现的

_IOFBF

_IOLBF

_IONBF

下表是两个函数的参数和动作：



任何时候都可以强制冲洗一个流：



此函数可以使得该流所有未写的数据都被传送至内核，作为一种特殊情形，如果fp是null，则该函数将导致所有输出被冲洗。

 

打开流：

三个函数可打开一个标准io流



三个函数的区别

1.fopen打开一个指定文件

2.freopen在一个指定的流上打开一个指定的文件，该函数一般用于将一个指定的文件打开为一个预定义的流：标准输入、标准输出或标准出错

3 fdopen 获取一个现有的文件描述符，并使一个标准的io流与该描述符相结合，此函数常用于由创建管道和网络通信通道函数返回的描述符，因为这些特殊类型文件不能用标准io fopen函数打开，所以必须先调用设备专用函数以获得一个文件描述符，然后用fdopen使一个标准io流与该描述符相关联。

type参数指定对该IO流的读写方式，规定type有15种不同的值，如下表



对应上表，下表列出了打开一个流的6种不同的方式：



调用flcose关闭一个打开的流



在文件被关闭之前，冲洗缓冲中的输出数据，缓冲区的任何输入数据被丢弃，如果标准IO库已经为该流自动分配了一个缓冲区，则释放该缓冲区。

当一个进程正常终止时，则所有带有未写缓冲数据的标准IO流都被冲洗，所有打开的标准IO流都被关闭。

读和写流：

一旦打开了流，可在三种不同类型的非格式化io中进行选择。

1.每次一个字符的io，一次读或写一个字符，如果流是带缓冲的，则标准io会处理所有缓冲。

2.每次一行的io，想要一次读或写一行，则使用fgets和fputs，每行以换行符终止，

3.直接io，fread和fwrite函数支持这种类型的io，这两个函数常用于从二进制文件中每次读或写一个结构。

输入函数：以下三个函数，可用于一次读一个字符



输出函数：对应这三个输入函数



每次一行io：



两个函数都指定了缓冲区地址，读入的行将送入其中，gets从标准输入读，fgets从指定流读。

对于fgets，必须指定缓冲区的长度n，此函数一直读到下一个换行符为止，但是不超过n-1个字符，读入送入缓冲区，缓冲区以null字符结尾。

gets不推荐使用，因为不能指定缓冲区的长度，容易溢出。

二进制io：

更愿意一次读或写整个结构，必须循环通过整个结构，提供两个函数进行io操作：



这两个函数有两种常见用法：

1. 读或写一个二进制数组

2.读或写一个结构

这两个函数返回读或写的对象数，对于读，如果出错或到达文件尾端，则此数字可以少于nobj，在这种情况，应该调用ferror或feof以判断究竟是哪种情况，对于写，如果返回值少于要求的nobj，则出错。

定位流：

有三种方法定位标准io流：

1. ftell和fseek函数

2.ftello和fseeko函数

3.fgetpos和fsetpos函数

格式化io（printf scanf）：

格式化输出：



printf将格式化数据写到标准输出，fprintf写到指定的流，dprintf输出到指定文件描述符，sprintf将格式化的字符送入数组buf中。

格式化输入：

三个scanf函数



scanf族用于分析输入字符串，并将字符串序列转换成指定类型的变量。

临时文件：标准IO库提供了两个函数以帮助创建临时文件



内存流：

标准io库把数据缓存在内存中，因此每次一字符和每次一行的io更有效。也可以通过调用setbuf或setvbuf函数让io库使用自己的缓冲区

三个函数可用于内存流的创建，第一个是fmemopen函数

#include <stdio.h>

FIFE *fmemopen(void *restrict buf, size_t size, const char *restrict type);

允许调用者提供缓冲区用于内存流，buf参数指向缓存区开始位置，size参数指定了缓冲区大小的字节数。

其他两个函数分别是，open_memstream和open_wmemstream