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標準IO與檔案IO[領卓教育]

1.定義   標準IO:標準I/O是ANSI C建立的一個標準I/O模型,是一個標 準函式包和stdio.h頭中的定義,具有一定的可移植性。標準IO庫處理很多細節。例如快取分配,以優化長度執行IO等。標準的IO提供了三種類型的快取。 (1)全快取:當填滿標準IO快取後才進行實際的IO操作。 (2)行快取:當輸入或輸出中遇到新行符時,標準IO庫執行IO操作。 (3)不帶快取:stderr就是了。

檔案IO:檔案IO稱之為不帶快取的IO(unbuffered I/O)。不帶快取指的是每個read,write都呼叫核心中的一個系統呼叫。也就是一般所說的低階I/O——作業系統提供的基本IO服務,與os繫結,特定於unix平臺。 2.區別   首先:兩者一個顯著的不同點在於,標準I/O預設採用了緩衝機制,比如呼叫fopen函式,不僅開啟一個檔案,而且建立了一個緩衝區(讀寫模式下將建立兩個緩衝區),還建立了一個包含檔案和緩衝區相關資料的資料結構(FILE )。低階I/O一般沒有采用緩衝,需要自己建立緩衝區,不過其實在

nix系統中,都是有使用稱為核心緩衝的技術用於提高效率,讀寫呼叫是在核心緩衝區和程序緩衝區之間進行的資料複製。使用標準IO就不需要自己維護緩衝區了,標準IO庫會根據stdin/stdout來選擇緩衝型別,也就是說當你使用標準IO的時候,要清楚它的stdin/stdou是什麼型別以及其預設的緩衝模式,如果不合適,你需要用setvbuf先設定,再使用,例如協同程序的標準輸入和輸出的型別都是管道,所以其預設的緩衝型別是全緩衝的,如果要使用標準IO,就需要現設定行緩衝。對於檔案IO,只要你自己能維護好緩衝區,完全可以不用標準IO。   其次從名字上來區分,檔案I/O主要針對檔案操作,讀寫硬碟等,標準I/O,主要是列印輸出到螢幕等。因為他們裝置不一樣,檔案io針對的是檔案,標準io是對控制檯,操作的是字元流。對於不同裝置得特性不一樣,必須有不同api訪問才最高效。   最後來看下它們使用的函式    在這裡插入圖片描述
   1.fopen與open   標準I/O使用fopen函式開啟一個檔案:  FILE* fp=fopen(const char* path,const char *mode)   其中path是檔名,mode用於指定檔案開啟的模式的字串,比如"r",“w”,“w+”,"a"等等,可以加上字母b用以指定以二進位制模式開啟(對於 *nix系統,只有一種檔案型別,因此沒有區別),如果成功開啟,返回一個FILE檔案指標,如果失敗返回NULL,這裡的檔案指標並不是指向實際的文 件,而是一個關於檔案資訊的資料包,其中包括檔案使用的緩衝區資訊。   *nix系統使用open函式用於開啟一個檔案:int fd=open(char *name,int how);   與fopen類似,name表示檔名字串,而how指定開啟的模式:O_RDONLY(只讀),O_WRONLY(只寫),O_RDWR (可讀可寫),還有其他模式請man 2 open。成功返回一個正整數稱為檔案描述符,這與標準I/O顯著不同,失敗的話返回-1,與標準I/O返回NULL也是不同的。

2.fclose與close   與開啟檔案相對的,標準I/O使用fclose關閉檔案,將檔案指標傳入即可,如果成功關閉,返回0,否則返回EOF   比如:   if(fclose(fp)!=0)   printf(“Error in closing file”);

而*nix使用close用於關閉open開啟的檔案,與fclose類似,只不過當錯誤發生時返回的是-1,而不是EOF,成功關閉同樣是返回0。C語言用error code來進行錯誤處理的傳統做法。

3.讀檔案:getc,fscanf,fgets和read   標準I/O中進行檔案讀取可以使用getc,一個字元一個字元的讀取,也可以使用gets(讀取標準io讀入的)、fgets以字串單位進行讀取(讀到遇到的第一個換行字元的後面),gets(接受一個引數,檔案指標)不判斷目標陣列是否能夠容納讀入的字元,可能導致儲存溢位(不建議使用),而fgets使用三個引數char * fgets(char *s, int size, FILE *stream); 第一個引數和gets一樣,用於儲存輸入的地址,第二個引數為整數,表示輸入字串的最大長度,最後一個引數就是檔案指標,指向要讀取的檔案。最後是fscanf,與scanf類似,只不過增加了一個引數用於指定操作的檔案,比如fscanf(fp,"%s",words)   *nix系統中使用read函式用於讀取open函式開啟的檔案,函式原型如下:   ssize_t numread=read(int fd,void *buf,size_t qty);

其中fd就是open返回的檔案描述符,buf用於儲存資料的目的緩衝區,而qty指定要讀取的位元組數。如果成功讀取,就返回讀取的位元組數目(小於等於qty)。

4.判斷檔案結尾   如果嘗試讀取達到檔案結尾,標準IO的getc會返回特殊值EOF,而fgets碰到EOF會返回NULL,而對於*nix的read函式,情況有所不同。read讀取qty指定的位元組數,最終讀取的資料可能沒有你所要求的那麼多(qty),而當讀到結尾再要讀的話,read函式將返回0.

5.寫檔案:putc,fputs,fprintf和write   與讀檔案相對應的,標準C語言I/O使用putc寫入字元,比如:putc(ch,fp);第一個引數是字元,第二個是檔案指標。而fputs與此類似:fputs(buf,fp);僅僅是第一個引數換成了字串地址。而fprintf與printf類似,增加了一個引數用於指定寫入的檔案,比如:fprintf(stdout,“Hello %s.\n”,“dennis”);切記fscanf和fprintf將FILE指標作為第一個引數,而putc,fputs則是作為第二個引數。   在*nix系統中提供write函式用於寫入檔案,原型與read類似:ssize_t result=write(int fd,void *buf ,size_t amt);fd是檔案描述符,buf是將要寫入的記憶體資料,amt是要寫的位元組數。如果寫入成功返回寫入的位元組數,通過result與amt的比較可以判斷是否寫入正常,如果寫入失敗返回-1

6.隨機存取:fseek()、ftell()和lseek()   標準I/O使用fseek和ftell用於檔案的隨機存取,先看看fseek函式原型int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);第一個引數是檔案指標,第二個引數是一個long型別的偏移量(offset),表示從起始點開始移動的距離。第三個引數就是用於指定起始點的模式,stdio.h指定了下列模式常量:   SEEK_SET 檔案開始處   SEEK_CUR 當前位置   SEEK_END 檔案結尾處   看幾個呼叫例子:     fseek(fp,0L,SEEK_SET); //找到檔案的開始處     fseek(fp,0L,SEEK_END); //定位到檔案結尾處     fseek(fp,2L,SEEK_CUR); //檔案當前位置向前移動2個位元組數   而ftell函式用於返回檔案的當前位置,返回型別是一個long型別,比如下面的呼叫:     fseek(fp,0L,SEEK_END);//定位到結尾     long last=ftell(fp); //返回當前位置   那麼此時的last就是檔案指標fp指向的檔案的位元組數。   與標準I/O類似,*nix系統提供了lseek來完成fseek的功能,原型如下:   off_t lseek(int fildes, off_t offset, int whence); fildes是檔案描述符,而offset也是偏移量,whence同樣是指定起始點模式,唯一的不同是lseek有返回值,如果成功就 返回指標變化前的位置,否則返回-1。whence的取值與fseek相同:SEEK_SET,SEEK_CUR,SEEK_END,但也可以用整數 0,1,2相應代替。

fseek和ftell == lseek;