LINUX软件编程 -- IO

1.概念：

1. IO指input/output
2. Linux系统中一切皆是文件
3. IO操作的对象是文件

 2文件

1. 一段数据的集合
2. 文件通常存放在外存中，掉点后数据不会丢失
3. 分类：
b（block，块设备文件）
按块扫描信息的文件，称为块设备文件。通常存储类型的设备通常为块设备文件
文件IO
c（character，字符设备文件）
按字符扫描信息的文件，称为字符设备文件。一般设备通常为字符设备文件
文件IO
d（directory，目录文件）
目录文件，存放文件的文件夹
目录IO/文件IO
-（普通文件）
存放信息的文件
标准IO/文件IO
l（link，链接文件）
操作文件等价于操作文件指向的文件
链接IO/文件IO
s（socket，套接字文件）
用来进程间通信
文件IO
p（pipe，管道文件）
用来进程间通信
文件IO

3.标准IO

1.概念：

通常用来操作普通文件

2.普通文件类型

1. ASCII码文件：文件中的所有内容均为能够在屏幕上显示的ASCII码字符
程序、文本文件均为ASCII码文件
2. 二进制文件：文件中的所有内容均为数据对应的二进制形式存放（包含一些不能在界面上显示的内
容）
ASCII码文件也是二进制文件
图片、音视频、压缩包均为二进制文件

3.标准IO的接口：

1. fopen/fclose
2. fgetc/fputc
3. fgets/fputs
4. fscanf/fprintf
5. fread/fwrite
6. fseek/rewind/ftell
7. 操作步骤：
1. 打开文件
2. 读写文件
3. 关闭文件

4. 文件的打开

1. 函数接口：
1. fopen:

原型：FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);
功能：
打开pathname指向字符串对应的文件，并且和它建立一个流
参数：
pathname:要打开的文件路径字符串
mode:打开的方式
r 只读 文件存在只读打开，文件不存在报错
r+ 读写 文件存在读写打开，文件不存在报错
w 只写 文件存在清0，文件不存在创建，只写打开
w+ 写读 文件存在清0，文件不存在创建，写读打开
a 追加 文件存在追加，文件不存在创建，只写打开
a+ 追加读写 文件存在追加，文件不存在创建，写读打开
返回值：
成功返回FILE*指针
失败返回NULL

        2. fclose：

原型：int fclose(FILE *stream);
功能：
关闭已经打开的流
参数：
stream:文件流指针
返回值：
成功返回0，失败返回EOF(-1)

        3. fputc

原型：int fputc(int c, FILE *stream);
功能：
将字符c写入流中
参数：
c：要写入的字符
stream:文件流指针
返回值：
成功返回输出的ASCII码值
失败返回EOF

        4. fgetc

原型：int fgetc(FILE *stream);
功能：
读取流中的下一个字符
参数：
stream:文件流指针
返回值：
成功返回读到字符的ASCII码值
失败或者读到文件末尾返回EO

        5. fputs

原型：int fputs(const char *s, FILE *stream);
功能：
向流中写入s指向的字符串
参数：
s:要写入的字符串的首地址
stream:文件流指针
返回值：
成功返回非负数
失败返回EOF

        6. fgets

原型：char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);
功能：
从流中最多读size-1个字节数据放入s指向的空间中,遇到\n读取截止
参数：
s:存放数据空间的首地址
size:最多存放元素的个数
stream:文件流指针
返回值：
成功返回存放数据空间的首地址
失败返回NULL
读到文件末尾返回NULL

        7. fprintf        

原型：int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
功能：
将格式化的字符串打印在流中
参数：
stream:文件流指针
format:格式化的字符串
...:参数
返回值：
成功返回打印字符的个数
失败返回负数

        8. fscanf

原型：int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);
功能：
从流中接收格式化的字符串
参数：
stream:文件流指针
format:格式化字符串
...:参数
返回值：
成功返回匹配的输入控制符的个数
失败返回EOF
读到文件末尾返回EOF

        9. fwrite

原型：size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE
*stream);
功能：
向流中写入ptr指向的nmemb个对象，每个对象size个字节
参数：
ptr：指向数据空间的首地址
size:写入的每个对象的大小
nmemb:写入对象的个数
stream：文件流指针
返回值：
成功返回实际写入对象的个数
失败返回0

        10. fread

原型：size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
功能：
从流中读取nmemb个对象到ptr指向的空间中，每个对象size个字节
参数：
ptr:存放数据空间的首地址
size:读取对象的字节大小
memb:读取对象的个数
stream:文件流指针
返回值：
成功返回读到对象的个数
失败或者读到文件末尾返回

2. 已经打开的三个特殊的流：
stdin：标准输入流；
stdout：标准输出流；
stderr：标准出错流；
printf、puts、putchar都是通过stdout流实现在终端信息打印；
scanf、gets、getchar都是通过stdin流实现获得终端信息;
perror通过stderr流实现在终端打印出错信息;

5.标准IO的缓存

        1. 标准IO缓存：
标准IO是一种有缓存的IO
效率高
实时性差
2. 缓存的类型：
1. 全缓存（4k）：
缓存区满刷新缓存
刷新条件：
缓存区满4k刷新
fflush函数强制刷新
fclose或者程序关闭刷新
与文件建立的缓存一般为全缓存
遇到\n刷新缓存区
刷新条件：
缓存区满1k刷新
遇到\n刷新
fflush函数强制刷新
fclose或者程序关闭刷新
与终端建立的缓存一般为行缓存（stdin、stdout均为行缓存）
. 不缓存（0k）：
立即刷新不缓存
刷新条件：
不缓存立即刷新
2. 行缓存（1k）：1
出错处理或者人机交互一般使用不缓存（stderr不缓存）

6.流的定位

1. 概念：
设置流的偏移量
2. 偏移量的设置：
1. fseek

原型：int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
功能：
设置流的偏移量的标识
参数：
stream:文件流指针
offset:偏移量
> 0 向后偏移
< 0 向前偏移
whence:标识
SEEK_SET 文件开头
SEEK_CUR 当前位置
SEEK_END 文件末尾
返回值：
成功返回0 失败返回-1

        2. ftell

原型：long ftell(FILE *stream);
功能：
获得流的偏移量
参数：
stream:文件流指针
返回值：
成功返回流的偏移

        3. rewind

原型：void rewind(FILE *stream);
功能：
将流重新定位到开头

4.文件IO

1.概念

标准IO是有缓存的IO，文件IO没有缓存，适合于通信、硬件设备操作
标准IO是库函数，文件IO是系统调用

2.系统调用与库函数

系统调用：是Linux内核中的代码，只能在Linux系统中使用
库函数：是对系统调用的封装，可以在不同的操作系统中安装并使用，库函数最终还是要调用系统
调用完成对应功能

3.文件IO函数接口

        1. 函数接口

标准IO 文件IO
fopen open
fclose close
fgetc/fputc read/write
fgets/fputs
fscanf/fprintf
fread/fwrite
fseek/ftell/rewind lseek

        2. 文件打开：

原型：
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
功能：
打开文件获得操作文件的文件描述符
参数：
pathname:要打开的文件路径
flags:打开文件的标志，必须包含三者之一
O_RDONLY
O_WRONLY
O_RDWR
O_CREAT 文件不存在创建（注意要给定创建文件的权限）
O_TRUNC 文件存在截断为0（清0）
O_APPEND 追加
O_EXCL 文件存在报错
返回值：
成功返回新文件描述符
失败返回-1

        3. 关闭文件描述符

原型：int close(int fd);
功能：
关闭文件描述符

4.4.请写出标准IO对应的文件IO的打开方式

标准IO	文件IO
r	O_RDONLY
r+	O_RDWR
w	O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC , 0664
w+	O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0664
a	O_WRONLY | O_APPEND | O_CREAT, 0664
a+	O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0664

5. 文件IO读写
1. write

原型：ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
功能：
向文件描述符中写入buf指向的count个字节的数据
参数：
fd:文件描述符
buf:要写入的数据空间首地址
count:要写入的字节数
返回值：
成功返回实际写入的字节数
失败返回-1

        2. read

原型：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
功能：
从文件描述符中读取count个字节放入buf指向的空间中
参数：
fd:文件描述符
buf:存放数据空间的首地址
count:想要读取的字节数
返回值：
成功返回实际读到的字节数
读到文件末尾返回0
读取出错返回-1

6. 文件描述符偏移量的定位
1. lseek

原型：off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
功能：
重新定位流的偏移量
参数：
fd:文件描述符
offset:偏移量
whence:
SEEK_SET
SEEK_CUR
SEEK_END
返回值：
成功返回偏移量
失败返回-1

7. 文件IO与标准IO互相转换的函数
1. fileno
功能：根据文件流指针获得文件描述符
2. fdopen
功能：根据已经打开的文件描述符获得文件流指针
3. feof
功能：判断文件流指针是否到达末尾
4. ferror
功能：判断文件流指针是否出错