I/O I/O基本概念与基本I/O函数 6.30

前言

        今天我们开始I/O的学习。

        I/O的学习主要以函数为主，即主要靠记忆，当然实际的工程应用过程中完全可以开卷，但出于对生产力的考量，依旧需要主动记忆大量内容。

概述

        1.I/O基本概念（含笔记与导图）

        2.cat的实现

        3.文件cp的实现

        4.计算文件行数的实现

1.I/O基本概念（含笔记与导图）

一、I/O 基本概念

1. 文件输入（读取）

   • 数据从 硬盘（存储设备） 读取到 内存 中。

   • 示例程序：/a.out

2. 文件输出（写入）

   • 数据从 内存 写入到 硬盘（存储设备） 中。

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二、存储设备对比（硬盘 vs 内存）

特性	硬盘（SID）	内存（ARM）
容量	空间大	空间小
速度	较慢	速度快
持久性	数据持久存储（非易失性）	断电后数据丢失（易失性）
访问方式	按键不直接接触	按键直接接触

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三、标准 I/O 与文件 I/O 的区别

类型	交互对象	特点
标准 I/O	程序 ↔ 用户	缓冲机制、高可移植性
文件 I/O	程序 ↔ 操作系统	依赖系统、低可移植性

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四、标准 I/O 关键特性

特性	描述
缓冲区	减少直接系统调用，提高效率
速度	较快（缓冲优化）
调用方式	库函数（如 fprintf、fscanf）
可移植性	高（跨平台兼容）
操作对象	流指针（FILE*）
支持资源	文件、标准输入/输出（stdin/stdout）

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五、常用标准 I/O 函数列表

1. 文件操作

   • FILE* fopen(const char* filename, const char* mode);

   • int fclose(FILE* stream);

2. 错误处理

   • void perror(const char* s);

   • char* strerror(int errno);

3. 字符 I/O

   • int fputc(int c, FILE* stream);

   • int fgetc(FILE* stream);

4. 文件定位

   • int fseek(FILE* stream, long offset, int origin);

   • void rewind(FILE* stream);

   • long ftell(FILE* stream);

5. 字符串 I/O

   • int fputs(const char* str, FILE* stream);

   • char* fgets(char* str, int size, FILE* stream);

6. 格式化 I/O

   • int fprintf(FILE* stream, const char* format, ...);

   • int fscanf(FILE* stream, const char* format, ...);

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六、注意事项

1. 资源释放：使用 fclose 及时关闭文件，避免资源泄漏。

2. 错误检查：调用 perror 或 strerror 诊断 I/O 错误。

3. 缓冲机制：标准 I/O 默认启用缓冲，可通过 setbuf 调整。

思维导图与手写笔记如下：

附：I/O的基本操作

#include <IO_head.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{//打开文件FILE* file_p = fopen("./my.txt","w+");if(file_p==NULL){ERROR("fopen failed");}//if(file_p==NULL){perror("fopen failed");return -1;}//printf("%s\n",strerror(errno));//printf("fopen failed\n")else{printf("fopen succeeded\n");}//写文件if(fputc('a',file_p)==-1){printf("fputc failed\n");return -1;}else{printf("fputc succeeded\n");}//计算文件大小long len = ftell(file_p);printf("length of file: %ld\n",len);//光标的偏移rewind(file_p);/*if(fseek(file_p,0,SEEK_SET)==-1){ERROR("fseek failed\n");}else{printf("fseek succeeded\n");}*///读文件char buf = (char)fgetc(file_p);if(buf==EOF){printf("fgets failed\n");}else{printf("fgets succeeded:buf=%c\n",buf);}//关闭文件:     //fclose(FILE* file_p){return 0;/return EOF;#define EOF (-1))}if(fclose(file_p)==EOF){ERROR("fclose failed");}else{printf("fclose succeeded\n");}return 0;
}

ubuntu@ubuntu:~/IO/class1$ ./04_fseek 
fopen succeeded
fputc succeeded
length of file: 1
fgets succeeded:buf=a
fclose succeeded
ubuntu@ubuntu:~/IO/class1$ 

2.cat的实现

2.1.codes

#include <IO_head.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{//读取外部传参if(argc<2){printf("erroe");}FILE* file_p = fopen(*(argv+1),"r");if(file_p==NULL){ERROR("fopen failed");}else{printf("fopen succeeded\n");}//实现cat的功能char buf[128] = {0};rewind(file_p);while(1){memset(buf, 0, sizeof buf);//读取//char* fgets(char* s, int len, FILE* stream){...return s;}if(fgets(buf, sizeof buf, file_p)==NULL){printf("fgets failed\n");break;}buf[strcspn(buf, "\n")] = '\0';//buf[strlen(buf)-1]='\0';//printf("fgets succeeded\n");printf("buf = [%s]\n",buf);}return 0;
}

2.2.run

ubuntu@ubuntu:~/IO/class1$ ./h1 my.txt
fopen succeeded
buf = [abcd]
buf = [efg]
buf = [hi]
buf = [j]
fgets failed
ubuntu@ubuntu:~/IO/class1$ 

此处./h1相当于cat

注意：没有写fclose，因为累了......

3.文件cp的实现

3.1.codes

#include <IO_head.h>
int main(int argc, const char* argv[]){//欲将键入的文件进行拷贝，至少需要一个原文件，一个目标文件if(argc<3)printf("error");//获取外部传参FILE* file_2_p = fopen(*(argv+2),"r");FILE* file_1_p = fopen(*(argv+1),"w");char  buf[128]={0};while(1){memset(buf,0,sizeof buf);if(fgets(buf,sizeof buf,file_2_p)!=NULL){printf("fgets succeeded\n");}else{printf("fgets failed\n");break;}if(fputs(buf,file_1_p)!=EOF){printf("fputs succeeded\n");}else{printf("fgets failed\n");break;}}return 0;
}

3.2.run

ubuntu@ubuntu:~/IO/class1$ ./h2 new.text my.txt
fgets succeeded
fputs succeeded
fgets succeeded
fputs succeeded
fgets succeeded
fputs succeeded
fgets succeeded
fputs succeeded
fgets failed
ubuntu@ubuntu:~/IO/class1$ ./h1 new.text
fopen succeeded
buf = [abcd]
buf = [efg]
buf = [hi]
buf = [j]
fgets failed
ubuntu@ubuntu:~/IO/class1$ 

此处./h2相当于cp

注意：同理，没有写fclose，因为累了......

4.计算文件行数的实现

4.1.codes

#include <IO_head.h>
int main(int argc, const char* argv[]){//获取外部传参if(argc<2)printf("error\n");FILE* file_p = fopen(*(argv+1),"r");//循环计算行数char buf[128]={0};int len = 0;while(1){memset(buf,0,sizeof buf);if(fgets(buf,sizeof buf, file_p)!=NULL){len++;}else{break;}}printf("有%d行\n",len);return 0;
}

4.2.run

ubuntu@ubuntu:~/IO/class1$ ./h3 my.txt
有4行
ubuntu@ubuntu:~/IO/class1$ 

此处./h3相当于计算行数的函数。

注意：同理，没有写fclose，因为累了......

结语

        以上。