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Linux应用(2)——标准IO

news 2025/9/6 6:59:34

一、简介

第一类：C语言阶段操作过的--只能对特殊文件操作
scanf printf   getchar putchar gets puts
第二类：新增的--可以对特殊文件操作，也可以是对普通文件操作
fopen   fclose   fread fwrite fseek
fscanf   fprintf fgetc fputc   fgets fputs
feof   fflush

1.1 文件IO特点

文件IO可以对普通文件操作，也可以对特殊文件操作
文件会存在文件指针，当open打开文件时，文件指针默认在文件开始处，对文件的读写，都会造成文件指针的偏移(以字节为单位)，当close关闭后，文件指针默认在文件末尾
文件IO的读写函数没有缓冲区，读写是马上生效的，是一种低速IO
read 输入--> 文件数据的读取 write 输出--->数据存放到文件

1.2 标准IO特点

标准IO可以对普通文件操作，也可以对特殊文件操作
文件会存在文件指针，当fopen打开文件时，文件指针默认在文件开始处，对文件的读写，都会造成文件指针的偏移(以字节为单位)，当fclose关闭后，文件指针默认在文件末尾
标准IO的读写函数存在缓冲区，读写不会马上生效，当满足条件才生效，是一种高速IO
标准IO存在多种读写方式，读函数---输入   写函数---输出
标准IO 的读写通常配套使用
第一对读写：fscanf   fprintf   格式化读写
第二对读写：fgetc fputc     单字符读写
第三对读写：fgets fputs     字符串读写
第四对读写：fread fwrite    全缓存读写

1.3 缓存特点

分类：
---针对的读写函数
无缓存：文件IO 中的 read write
行缓存:   标准IO 剩余的都是行缓存
scanf printf   getchar putchar gets puts
fscanf   fprintf fgetc fputc   fgets fputs
全缓存:   标准IO   fread fwrite

行缓存满足条件
在常规开发过程中，用户无需记忆缓存的满足条件，因为默认常规下都是满足的
------满足以下任意一个即可
输入输出存在换行符
输入： ---回车结束；
输出： ---输出 ‘\n’
程序自然结束，没有死循环
程序中采用 fclose关闭文件
程序中采用fflush 刷新缓冲区
写满该行大致 1024字节

全行缓存满足条件
------满足以下任意一个即可
程序自然结束，没有死循环
程序中采用 fclose关闭文件
程序中采用fflush 刷新缓冲区
写满全缓存大致 4K 字节

1.4 文件IO与标准IO对比

对比	文件IO	标准IO
用途上	用途1：实现应用层数据的存取，不丢失用途2：实现驱动和应用的数据交流	用途1：实现应用层数据的存取，不丢失用途2：实现驱动和应用的数据交流
对文件操作上	可以对普通文件操作，也可以对特殊文件操作；普通文件需要先打开在读写；特殊文件直接读写	可以对普通文件操作，也可以对特殊文件操作；普通文件需要先打开在读写；特殊文件直接读写
文件指针	文件会存在文件指针，当open打开文件时，文件指针默认在文件开始处，对文件的读写，都会造成文件指针的偏移(以字节为单位)，当close关闭后，文件指针默认在文件末尾	文件会存在文件指针，当fopen打开文件时，文件指针默认在文件开始处，对文件的读写，都会造成文件指针的偏移(以字节为单位)，当fclose关闭后，文件指针默认在文件末尾
缓冲区	无缓存，读写马上生效，低速IO	有缓存，读写满足条件才生效，高速IO
文件ID	int fd 文件描述符	FILE *fp 文件流指针
应用平台	#include <unistd.h> 只能在linux环境下运行	#include <stdio.h> 可以在linux环境下运行，也可以在win下运行

特殊文件	文件IO--文件描述符/fd	标准IO--文件流指针/fp
标准输入	0	stdin
标准输出	1	stdout
标准错误	2	stderr
普通文件	默认从3开始分配

二、函数

2.1 fopen,fclose

打开/关闭函数应用

头文件：#include<stdio.h>
函数原型：FILE * fopen(const char * path,const char * mode)
函数参数：
@param1
  const char * path : 带路径的文件名
@param2
const char * mode : 打开权限
r : 只读方式，打开已存在的文件
w : 覆盖方式打开只写文件，如果文件存在就覆盖在打开，如果文件不存在就创建
a : 追加方式打开只写文件，如果文件存在就追加在打开，如果文件不存在就创建
  +：可读可写
  b : 以二进制方式
r+ 可读可写方式，打开已存在的文件
w+ 覆盖方式打开可读可写文件，如果文件存在就覆盖在打开，如果文件不存在就创建
a+ 追加方式打开可读可写文件，如果文件存在就追加在打开，如果文件不存在就创建
注意事项： 'r'   错误的 ; "r"   正确的
函数返回值：
成功：返回文件的ID--文件流指针
失败： NULL
函数功能：以指定方式(是否存在、文件权限) 打开文件
函数特性：
fopen成功后，文件指针默认在文件开始处
可以利用对同个文件的多次打开，实现把文件指针偏移到文件开始处；同样也可以利用fseek函数实现

头文件:#include<stdio.h>
函数原型:int fclose(FILE * stream);
函数参数：FILE * stream 文件流指针
函数返回值： 应用不多
若关文件动作成功则返回 0，有错误发生时则返回 EOFstruct _IO_FILE {
函数功能：关闭文件

2.2 fgetc,fputc

单字节读写函数应用

头文件 #include<stdio.h>
函数原型:int fgetc(FILE * stream);
函数参数：FILE * stream 文件流指针，从哪个文件中读取数据
函数返回值：读到的字符；如果返回 EOF就说明到文件尾部
函数功能：从文件中读取一个字节数据--读函数--输入---数据从文件到应用 buf
函数特性：
读操作会引起文件指针的偏移
int ch = fgetc(stdin); 等价于 int ch=getchar();

头文件:#include<stdio.h>
函数原型:int fputc(int c,FILE * stream);
函数参数：
@param1 int c ：要写入的字符
@param2 FILE * stream：文件流指针,要写到哪个文件中
函数返回值：--应用不多
返回写入成功的字符
函数功能：把一个字符写入文件---写函数--输出---数据从应用 buf 到文件
函数特性：
写操作会引起文件指针的偏移
fputc('\n',stdout); 等价于 putchar('\n');

2.3 fgets ,fputs

字符串读写函数应用

头文件:#include<stdio.h>
函数原型:char * fgets(char * s,int size,FILE * stream);
函数参数：
@param1 char * s : 应用层 buf 数组
@param2 int size : 一次读取的字节数
@param3 FILE * stream：文件流指针--从哪个文件读
函数返回值：
成功则返回 s 指针，
返回 NULL 则表示有错误发生。
函数功能：读函数---输入--数据从文件到 buf ,从FILE * stream文件中读取size字节到应用层s所指向的内存中
函数特性：
读操作会引起文件指针的偏移
函数返回值不能作为读取到文件尾部的判断依据，需要借助于其他函数 feof

头文件:#include<stdio.h>
函数原型:int fputs(const char * s,FILE * stream);
函数参数：
@param1 const char * s：内存
@param2 FILE * stream ：文件
函数返回值：应用不多 ,int 实际写入的字符个数
函数功能：写函数--输出---数据从内存s到文件把内存s中的所有有效字符输出到 stream文件中
函数特性：
写操作会引起文件指针的偏移
写入函数无指定 size字节数，是把s内存地址中所有有效字符都写入
---所以在使用fgets ,fputs 最好保证一次读写的字节数相同

注意事项：
fgets fputs 这对字符串读写应用不多--使用麻烦
1.fgets函数返回值不能作为文件尾部的判断依据，需要额外引入feof函数
2.fputs函数无指定写入字节数，是把所有有效字符都写入，需要注意应写入的字节个数

2.4 fscanf fprintf

格式化读写函数应用

头文件：#include<stdio.h>
函数原型：
int fscanf(FILE * stream ,const char *format,....);
int scanf( ,const char *format,....);// 相当于文件流指针固定是 stdin
函数参数：
@param1 FILE * stream : 文件流指针--读哪个文件
@param2 const char *format：格式化控制 %c %d %f %s
.... : 内存地址列表
函数返回值：使用不多成功则返回参数数目，失败则返回-1，
函数功能：从指定文件中格式化读取数据到内存--取
函数特性：
1.读操作会引起文件指针的偏移
2.要借助于 feof函数对文件尾部判断
int num;float sorce;char buf[20];
scanf("%d %f %s",&num,&sorce,buf); 等价于fscanf(stdin ,"%d %f %s",&num,&sorce,buf);

头文件：#include<stdio.h>
函数原型：int fprintf(FILE * stream, const char * format,.......);
函数参数：
@param1 FILE * stream : 文件流指针--写到哪个文件
@param2 const char *format：格式化控制 %c %d %f %s
.... : 输出列表
函数返回值：使用不多，成功则返回实际输出的字符数目，失败则返回-1，
函数功能：把内存中格式化数据写入到文件--存
函数特性：1.写操作会引起文件指针的偏移

2.5 printf fprintf sprintf 对比

int fprintf(FILE * stream, const char * format,.......); // 格式化输出到指定文件
int printf( ,const char *format,....); // 格式化输出到屏幕
int sprintf(char *buf , const char * format,.......); //格式化输出到char buf中-实际上就是实现 int/float 转换成 char

2.6 fflush feof

头文件：#include<stdio.h>
函数原型：int fflush(FILE* stream);
函数参数：FILE* stream：文件流指针
函数返回值：成功返回 0，失败返回 EOF
函数功能：刷新缓存区

头文件 #include<stdio.h>
函数原型:int feof(FILE * stream);
函数参数：FILE * stream：文件流指针--要检测的文件
函数返回值：
==0：没有到文件尾部
!=0: 已到达文件尾
函数功能：判断是否已经到文件尾部

2.7 fread,fwrite全缓存读写函数

头文件:#include<stdio.h>
函数原型:size_t fread(void * ptr,size_t size,size_t nmemb,FILE * stream);
函数参数：
@param1:void * ptr ：应用层内存buf
@param2: size_t size ：每块的字节数
@param3: size_t nmemb: 读取的块数
@param4 FILE* stream：文件流指针--从哪个文件中读
一次读取的字节总数= nmemb *size
函数返回值：可以作为文件尾部的判断依据
返回实际读取到的 nmemb 数目
函数功能：读函数--输入--数据从文件到内存buf ,从文件中读取内容到应用内存buf

头文件:#include<stdio.h>
函数原型:size_t fwrite(const void * ptr,size_t size,size_t nmemb,FILE * stream);
函数参数：
@param1 constvoid * ptr ：应用层内存buf
@param2 size_t size ：每块的字节数
@param3 size_t nmemb: 写入的块数
@param4 FILE* stream：文件流指针--要写到哪个文件
一次读取的字节总数= nmemb *size
函数返回值：使用不多
返回实际写入的 nmemb 数目
函数功能：写函数--输出--数据从内存buf 到文件,把应用内存buf中的数据存入文件

三、练习

1.利用标准io实现fgetc fputc 实现 cp 拷问文件命令的重写

/*利用标准io实现fgetc  fputc  实现  cp 拷问文件命令的重写*/
#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{//定义文件流指针FILE*fpsrc,*fpobj;//定义接收用int ch;if(argc!=3){printf("复制格式错误！\n");return -1;}//打开源文件，源文件必须存在fpsrc=fopen(argv[1],"r");if(fpsrc==NULL){printf("源文件打开失败！\n");return -1;}//打开目标文件，目标文件不存在fpobj=fopen(argv[2],"w");if(fpobj==NULL){printf("目标文件打开失败！\n");return -1;}while(1){//从源文件中读内容ch=fgetc(fpsrc);if(ch==EOF)break;//将读到的内容放到目标文件fputc(ch,fpobj);}fclose(fpsrc);fclose(fpobj);return 0;
}

2.利用标准io实现fgets fputs 实现 cat 命令的重写

/*利用标准io实现fgets fputs实现cat命令的重写*/
#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{//定义文件流指针FILE*fpsrc;//定义接收用char recvbuff[20];//定义用于接收返回值char*p=NULL;if(argc!=2){printf("查看格式错误！\n");return -1;}//打开源文件，源文件必须存在fpsrc=fopen(argv[1],"r");if(fpsrc==NULL){printf("源文件打开失败！\n");return -1;}while(1){//从源文件中读内容到数组中p=fgets(recvbuff,20,fpsrc);//当有错误或者读到末尾返回if(p==NULL||feof(fpsrc)==!0)break;//将读到的内容放到目标文件fputs(recvbuff,stdout);}fclose(fpsrc);return 0;
}

3.构造一个学员信息的结构体，包含姓名学号成绩等成员;编写函数，通过键盘输入3个学员的信息并格把所有信息和学员总数格式化存入文件；---学员总数占一行每个学生信息占一行然后从文件中读取每个学员的信息并打印

/*构造一个学员信息的结构体，包含 姓名 学号 成绩 等成员;编写函数，通过键盘输入3个学员的信息并格把所有信息和学员总数格式化存入文件；---学员总数占一行  每个学生信息占一行然后从文件中读取每个学员的信息并打印*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct ST
{int num;float socer;char name[20];
}STU;int main()
{STU stu[3];FILE*fp;int num=0;fp=fopen("./1.txt","w+");if(fp==NULL){printf("open error\n");return -1;}//先存入学生总数fprintf(fp,"%d\n",3);//键盘得到信息并存入结构图题中for(int i=0;i<3;i++){printf("请输入第%d个学生的姓名",i+1);scanf("%s",stu[i].name);printf("请输入第%d个学生的学号，成绩",i+1);scanf("%d %f",&stu[i].num,&stu[i].socer);//向1.txt中存入信息fprintf(fp,"%s\t%d\t%f\n",stu[i].name,stu[i].num,stu[i].socer);}//关闭文件fclose(fp);//重新打开文件，使文件指针回到文件开始处fp=fopen("./1.txt","r");if(fp==NULL){printf("open error\n");return -1;}//清空结构体内容memset(stu,0,sizeof(STU)*3);//读取信息fscanf(fp,"%d\n",&num);//将1.txt中的文件输入到numprintf("num=%d\n",num);for(int i=0;i<num;i++){fscanf(fp,"%s\t%d\t%f\n",stu[i].name,&stu[i].num,&stu[i].socer);//将1.txt中的文件输入到结构体printf("姓名%s，学号%d，成绩%f\n",stu[i].name,stu[i].num,stu[i].socer);}return 0;
}