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标准I/O相关函数

分类： LINUX

2016-09-19 20:46:08

原文地址：标准I/O相关函数 作者：草根老师

一、打开一个流



这三个函数的区别是:

(1)fopen打开路径名由pathname指示的一个文件
(2)freopen常用于一个打开的流重新定向。比如stdout是标准输出，我们可以把它重定向到由path指定的一个文件。
(3)fdopen取一个现存的文件描述符,并使一个标准的I/O流与该描述符相结合。



总结如下:


二、一步步探究

A.fopen函数

  1. #include <stdio.h>

  3. int main()
  4. {
  5.     FILE *fp;

  7.     if((fp = fopen("cyg_r.txt","r")) == NULL)
  8.     {
  9.         perror("fail to fopen");
  10.     }

  12.     printf("___________________________________\n\n");

  14.     if((fp = fopen("cyg_r .txt","r ")) == NULL)
  15.     {
  16.         perror("fail to fopen");
  17.     }

  19.     printf("___________________________________\n\n");

  21.     if((fp = fopen("cyg_w.txt","w")) == NULL)
  22.     {
  23.         perror("fail to fopen");
  24.     }

  26.     printf("___________________________________\n\n");

  28.     if((fp = fopen("cyg_w .txt","w ")) == NULL)
  29.     {
  30.         perror("fail to fopen");
  31.     }

  33.     printf("___________________________________\n\n");

  35.     if((fp = fopen("cyg_a.txt","a")) == NULL)
  36.     {
  37.         perror("fail to fopen");
  38.     }

  40.     printf("___________________________________\n\n");

  42.     if((fp = fopen("cyg_a .txt","a ")) == NULL)
  43.     {
  44.         perror("fail to fopen");
  45.     }
  46.     
  47.     return 0;
  48. }


从以上的探究发现，对于r和r 文件必须存在，否则出错，而对于 w,w 和a,a 如果文件不存则会新建。

B.freopen()函数




  1. #include <stdio.h>

  3. int main()
  4. {
  5.     FILE *fp;
  6.     char ch;
  7.     int i = 0;

  9.     if((fp = freopen("test.txt","w",stdout)) == NULL)
  10.     {
  11.         perror("fail to freopen");
  12.     }

  14.     printf("hello word\n");
  15.     
  16.     //恢复标准输出到终端
  17.     if((fp = freopen("/dev/tty","w",stdout)) == NULL)
  18.     {
  19.         perror("fail to freopen");
  20.     }

  22.     if((fp = freopen("test.txt","r",stdin)) == NULL)
  23.     {
  24.         perror("fail to freopen");
  25.     }
  26.     
  27.     do
  28.     {
  29.         ch = getchar();
  30.         putchar(ch);
  31.     }while(ch != '\n');

  33.     //恢复标准输入到键盘
  34.     if((fp = freopen("/dev/tty","r",stdin)) == NULL)
  35.     {
  36.         perror("fail to freopen");
  37.     }

  39.     ch = getchar();
  40.     
  41.     printf("ch = %c\n",ch);

  43.     return 0;
  44. }


三、关闭一个流



a.fclose()调用成功返回0,失败返回EOF,并设置errno

b.在该文件被关闭之前，刷新缓存中的数据。如果标准I/O库已经为该流自动分配了一个缓存，则释放此缓存。

c.当一个进程正常终止时(直接调用exit函数，或从main函数返回)，则所有带未写缓存数据的标准I/O流都被刷新，所有打开的标准I/O流都被关闭

d.在调用fclose()关闭流后对流进行的任何操作，包括再次调用fclose(),其结果都将是未知的。

四、读和写流

一旦打开了流，则可在三种不同类型的非格式化I/O中进行选择，对其进行读、写操作 。

(1)每次一个字符的I/O。使用fgetc()和fputc()一次读或写一个字符，如果流逝带缓存的，则标准I/O函数处理所有缓存。 




A.这三个函数的返回:若成功则为读取的一个字符，若已处文件尾端或出错则为EOF

B.函数getchar()等同于getc(stdin)

注意：不管是出错还是到达文件尾端，这三个函数都返回同样的值。为了区分这两种不同的情况，必须调用ferror()或feof()。

C.getc()的实现是一个宏，而fgetc()是一个函数

从上面观察我们发现，这几个函数都是用来读取一个字符的，但是返回值都是int,为什么要这样做呢?我们看下面的探究

<1>字节的读取

        在正常情况下，fgetc或getc以unsigned char的方式读取文件流，扩张为一个整数，并返回。也就是说,fgetc或getc从文件流中取一个字节，并加上24个0，称为一个小于256的整数，然后返回。

int c;

while((c = fgetc(rfp)) != -1)//-1就是EOF
fputc(c,wfp);

上面fputc中的c虽然是整数，但在fputc将其写入文件流之前，又把整数的高24位去掉了，因此fgetc,fputc配合能够实现文件复制。 

<2>判断文件结束
        
        多数人认为文件中有一个EOF,用于表示文件的结尾。但这个观点实际上是错误的，在文件所包含的数据中，并没有什么文件结束符。对fgetc或getc而言，如果不能从文件中读取，则返回一个整数-1，这就是所谓的EOF,返回 EOF无非是出现了两种情况，一是文件已经读完；二是文件读取出错，反正是读不下去了。

注意：在正常读取的情况下，返回的整数均小于256,,即0x00-0xff，而读不出返回的是0xffffffff，但，假如你用fputc把0xffffffff向文件里头写，高24位被屏蔽，写入的将是0xff

<3>0xff会使我们混淆吗?

    不会，前提是，接收返回值的c要按原型定义为int。    
    如果下一个读取的字符将为oxff,则

    int c;
    c = fgetc(rfp);//c = 0x000000ff
    if(c != -1)//当然不等，-1是0xffffffff
    fputc(c,wfp);//oxff写入成功

    注意：字符0xff，其本身并不是EOF

<4>将c定义为char

    假定下一个读取的字符为0xff则
    char c;
    c = fgetc(rfp);//fgetc(rfp)的值为0x000000ff,暗中降为字节，c =0xff
    if(c != -1)//字符与整数比较？c被带符号(signed)扩展为0xffffffff,条件成立，文件复制提前结束
    fputc(c,wfp);

<5>将c定义为unsigned char
    
    unsigned char c;
    c =fgetc(rfp);
    if(c != -1)//此时条件将恒成立，因为c是一个无符号数，不可能是-1的。
    fputc(c,wfp);

<6>为何需要feof?

fgetc返回-1时，我们任然无法确信文件已经结束，因为可能是读取错误！这时我们需要feof和ferror。



FILE *fp,fp指向一个很复杂的数据结构，feof是通过这个结构中的标志来判断文件是否结束的。如果文件用fgetc读取，刚好把最后一个字符读出时，fp中的EOF标志不会打开，这时用feof判断，将会得到文件尚未结束的结论。






A.putchar(c)等价于putc(c,stdout)
B.出错返回EOF
C.getc()/getchar()/putc()/putchar()实现为宏，fgetc()/fputc()实现为函数

案例:

  1. #include <stdio.h>

  3. FILE *open_file(const char *name,const char *mode)
  4. {
  5.     FILE *fp;
  6.     
  7.     if((fp = fopen(name,mode)) == NULL)
  8.     {
  9.         perror("Fail to fopen");
  10.         return NULL;
  11.     }

  13.     return fp;
  14. }

  16. int do_copy(FILE *src_fp,FILE *dest_fp)
  17. {
  18.     int ch;
  19.     
  20.     while((ch = fgetc(src_fp)) != EOF)
  21.     {
  22.         fputc(ch,dest_fp);
  23.     }
  24.     
  25.     if(feof(src_fp))
  26.     {
  27.         printf("We have read end of file\n");
  28.         return 0;
  29.     }else{
  30.         printf("Read file error!\n");
  31.         return -1;
  32.     }
  33. }

  35. int main(int argc,char *argv[])
  36. {
  37.     FILE *rfp,*wfp;

  39.     if(argc < 2)
  40.     {
  41.         fprintf(stderr,"usage : %s src_file dest_file\n",argv[0]);
  42.         return -1;
  43.     }
  44.     
  45.     if((rfp = open_file(argv[1],"r")) == NULL)
  46.     {
  47.         return -1;
  48.     }

  50.     if((wfp = open_file(argv[2],"w")) == NULL)
  51.     {
  52.         return -1;
  53.     }
  54.     
  55.     if(do_copy(rfp,wfp) < 0)
  56.     {
  57.         return -1;
  58.     }

  60.     return 0;
  61. }

(2)每次一行的I/O。使用fgets和fputs一次读或写

A.函数原型:



B.函数解释



C.函数返回值



总结:

fgets在三种情况下，会结束读取

<1>成功读取了size-1个字符
<2>读取的时候遇到'\n'
<3>读到文件尾

这三种情况下，fgets都必在一件事情，就是在结束的时候，都会加上'\0'

fgets()返回值为NULL时，可能流中没有字符可读了，可能读取出错

A.函数原型



B.函数解释



C.函数返回值




总结:

fputs函数是将一个字符串写入流，但是不会将'\0'进行写入

案例探究:


  1. #include <stdio.h>
  2. #include <string.h>

  4. int main()
  5. {
  6.     char buf[15] = "aaa\0bbb\ncccccc";
  7.     FILE *fp;
  8.     int i = 0;
  9.     char testbuf[20];

  11.     if((fp = fopen("test.txt","w+")) == NULL)
  12.     {
  13.         perror("fail to fopen");
  14.         return -1;
  15.     }
  16.     
  17.     for(i = 0;i <sizeof(buf);i ++)
  18.         fputc(buf[i],fp);
  19.     
  20.     memset(testbuf,'b',sizeof(testbuf));
  21.     
  22.     fseek(fp,0,SEEK_SET);
  23.     
  24.     system("od -c test.txt");

  26.     if(fgets(testbuf,sizeof(testbuf),fp) == NULL)
  27.     {
  28.         perror("fail to testbuf");
  29.     }
  30.     
  31.     putchar('\n');

  33.     for(i = 0;i < sizeof(testbuf);i ++)
  34.     {
  35.         printf("%3d",testbuf[i]);
  36.     }

  38.     printf("\n\n");

  40.     fputs(testbuf,fp);

  42.     fflush(fp);
  43.     
  44.     system("od -c test.txt");

  46.     return 0;
  47. }


从上面我们可以看到，fgets函数在读取文件的时候，遇到'\n'结束，并在最后面加上了'\0';

fputs函数对testbuf数组中内容进行输入时，只输入了'\0'之前的字符

gets()与puts()

A.函数原型:char *gets(char *buffer);

gets()函数是一个不推荐使用的函数。功能:从stdin流中读取字符串，直至接受到换行符或EOF时停止，并将读取的结果存放在 buffer指针所指向的字符数组中。换行符不作为读取串的内容，读取的换行符被转换为NULL值，并由此来结束字符串。

注意:
<1>本函数可以无限读取。不会判断上限，所以程序员应该确保buffer的空间足够大，以便在执行读操作时不发生溢出。
<2>gets(s)与scanf("%s",s)相似，但完全不同，使用scanf("%s",s)函数输入字符串时存在一个问题，就是如果输入了空格会认为字符串结束，空格后的字符将作为下一个输入项处理，但gets()函数将接收输入的整个字符串直到遇到换行符为止。

B.函数原型:int   puts(const char *s)

函数解释:



此函数比gets安全，它的功能是把s指向的字符串输出到stdout,并在最后加上换行符。

(3)直接I/O。fread和fwrite函数支持这种类型的I/O。每次I/O操作读或写某种数量的对象，而每个对象具有指定的长度。这两个函数常用于从二进制文件中读或写一个结构。

A.函数原型



B.函数解释



C.函数返回值




  1. #include <stdio.h>

  3. #define MAX 50

  5. FILE *open_file(const char *name,const char *mode)
  6. {
  7.     FILE *fp;
  8.     
  9.     if((fp = fopen(name,mode)) == NULL)
  10.     {
  11.         perror("Fail to fopen");
  12.         return NULL;
  13.     }

  15.     return fp;
  16. }

  18. int do_copy(FILE *src_fp,FILE *dest_fp)
  19. {
  20.     char buf[MAX];
  21.     int n;
  22.     
  23.     while( (n = fread(buf,sizeof(char),sizeof(buf),src_fp)) == sizeof(buf))
  24.     {
  25.         fwrite(buf,1,n,dest_fp);
  26.     }
  27.     
  28.     if(feof(src_fp))
  29.     {

  31.         fwrite(buf,sizeof(char),n,dest_fp);
  32.         printf("Read end of file\n");
  33.     
  34.     }else{
  35.         
  36.         printf("Read error!\n");
  37.         return -1;
  38.     }

  40.     return 0;
  41. }

  43. int main(int argc,char *argv[])
  44. {
  45.     FILE *rfp,*wfp;

  47.     if(argc < 2)
  48.     {
  49.         fprintf(stderr,"usage : %s src_file dest_file\n",argv[0]);
  50.         return -1;
  51.     }
  52.     
  53.     if((rfp = open_file(argv[1],"r")) == NULL)
  54.     {
  55.         return -1;
  56.     }

  58.     if((wfp = open_file(argv[2],"w")) == NULL)
  59.     {
  60.         return -1;
  61.     }
  62.     
  63.     if(do_copy(rfp,wfp) < 0)
  64.     {
  65.         return -1;
  66.     }

  68.     return 0;
  69. }
五、定位流



fseek函数是用来定位流的文件指示器的位置的，其中whence有三个参数

SEEK_SET从文件头开始
SEEK_CUR从文件指示器当前位置开始
SEEK_END从文件尾开始

如:

fseek(fp,0,SEEK_SET);将文件指示器定位到文件头
fseek(fp,35,SEEK_CUR);将文件指示器从当前位置向后移动35byte;
fseek(fp,0,SEEK_END);将文件指示器定位到文件尾部

ftell函数用来获得文件指示器当前位置
rewind函数用来将文件指示器重新定位到文件头

fgetpos和fsetpos函数相当于ftell和fseek(whence设置为SEEK_SET)的另一种写法，读取文件当前位置并保存在pos中，或用pos指向的值设置当前文件位置。

案例:将一个文件的前一半放到file1中，后一半放到file2中

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <string.h>

  4. #define MAX 10

  6. int main(int argc,char *argv[])
  7. {
  8.     FILE *rfp,*wfp1,*wfp2;
  9.     int file_size = 0,count = 0,nsize = 0;
  10.     char buf[MAX];

  12.     if(argc < 4)
  13.     {
  14.         fprintf(stderr,"usage : %s file\n",argv[0]);
  15.         return -1;
  16.     }

  18.     if((wfp1 = fopen(argv[2],"w+")) == NULL)
  19.     {
  20.         perror("fail to fopen");
  21.         return -1;
  22.     }

  24.     if((wfp2 = fopen(argv[3],"w")) == NULL)
  25.     {
  26.         perror("fail to fopen");
  27.         return -1;
  28.     }
  29.     
  30.     if((rfp = fopen(argv[1],"r")) == NULL)
  31.     {
  32.         perror("fail to fopen");
  33.         return -1;
  34.     }

  36.     fseek(rfp,0,SEEK_END);
  37.     
  38.     file_size = ftell(rfp);

  40.     printf("file_size = %d\n",file_size);

  42.     //fseek(rfp,0,SEEK_SET);
  43.     rewind(rfp);

  45. /*
  46.     while(fgets(buf,sizeof(buf),rfp) != NULL)
  47.     {
  48.         count += strlen(buf);
  49.         if(count <= file_size/2)
  50.             fputs(buf,wfp1);
  51.         else
  52.             fputs(buf,wfp2);
  53.     }
  54. */
  55.     int ch;

  57.     while((ch = fgetc(rfp)) != EOF)
  58.     {
  59.         count ++;
  60.         if(count <= file_size/2)
  61.             fputc(ch,wfp1);
  62.         else
  63.             fputc(ch,wfp2);
  64.     }

  66.     if(!feof(rfp))
  67.     {
  68.         printf("Read %s file error!\n",argv[1]);
  69.         return -1;
  70.     }

  72.     return 0;
  73. }
编译运行：



 五、格式化I/O

A.格式化输出



printf函数将格式化数据写到标准输出，fprintf写至指定的流，sprintf将格式化的字符输入数组buf中 。fprintf在该数组的尾端自动加一个NULL字节，但该字节不包括在返回值中。



运行结果:



B.格式化输入



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