C 標準庫基礎 IO 操作總結
一、操作控制代碼
開啟檔案其實就是在作業系統中分配一些資源用於儲存該檔案的狀態資訊及檔案的標識，以後使用者程式可以用這個標識做各種讀寫操作，關閉檔案則釋放佔用的資源。
開啟檔案的函式：
#include <stdio.h>
FILE *fopen(constchar *path, constchar *mode);FILE 是 C 標準庫定義的結構體型別，其包含檔案在核心中的標識（檔案描述符）、I／O 緩衝區和當前讀寫位置資訊，呼叫者不需知道 FILE 的具體成員，由庫函式內部維護，呼叫者不應該直接訪問這些成員。像 FILE* 這樣的檔案指標稱為控制代碼（Handle）。
開啟檔案操作是對檔案資源進行操作的，所以有可能開啟檔案失敗，所以在開啟函式時一定要判斷返回值，如果失敗則返回錯誤資訊，以方便快速定位錯誤。
開啟檔案應該與關閉檔案成對存在，雖然程式在退出時會釋放相應的資源，但是對於一個長時間執行服務程式來說，經常開啟而不關閉檔案是會造成程序資源耗盡的，因為程序的檔案描述符個數是有限的，及時關閉檔案是個好習慣。
關閉檔案的函式：
#include <stdio.h>
int fclose(FILE *fp);fopen 函式引數 mode 總結：
- "r"：只讀，檔案必須存在。
- "w"：只寫，如果不存在則建立，存在則覆蓋。
- "a"：追加，如果不存在則建立。
- "r+"：允許讀和寫，檔案必須存在。
- "w+"：允許讀和寫，檔案不存在則建立，存在則覆蓋。
- "a+"：允許讀和追加，檔案不存在則建立。
二、關於stdin/stdout/stderr
在使用者程式啟動時，main 函式還沒開始執行之前，會自動開啟三個 FILE* 指標分別是：stdin、stdout、stderr，這三個檔案指標是 libc 中定義的全域性變數，在 stdio.h 中宣告，printf 向 stdout 寫，而 scanf 從 stdin 讀，使用者程式也可以直接使用這三個檔案指標。
- stdin 只用於讀操作，稱為標準輸入
- stdout 只用於寫操作，稱為標準輸出
- stderr 也用於寫操作，稱為標準錯誤輸出
通常程式的執行結果列印到標準輸出，而錯誤提示列印到標準錯誤輸出，一般標準輸出和標準錯誤都是螢幕。通常可以標準輸出重定向到一個常規檔案，而標準錯誤輸出仍然對應終端裝置，這樣就可以將執行結果與錯誤資訊分開。
三、以位元組為單位的IO函式
fgetc 函式從指定的檔案中讀一個位元組，getchar從標準輸入讀一個位元組，呼叫 getchar() 相當於 fgetc(stdin)
#include <stdio.h>
int fgetc(FILE *stream);
int getchar(void);fputc 函式向指定的檔案寫入一個位元組，putchar 向標準輸出寫一個位元組，呼叫 putchar() 相當於呼叫 fputc(c, stdout)。
#include <stdio.h>
int fputc(int c, FILE *stream);
int putchar(int c);引數和返回值型別為什麼使用 int 型別？可以看到這幾個函式的引數和返回值型別都是 int，而非 unsigned char 型。因為錯誤或讀到檔案末尾時將返回 EOF，即 -1，如果返回值是 unsigned char（0xff），與實際讀到位元組 0xff 無法區分，如果使用 int 就可以避免這個問題。
四、操作讀寫位置函式
當我們在操作檔案時，有一個叫「檔案指標」的傢伙來記錄當前操作的檔案位置，比如剛開啟檔案，呼叫了 1 次 fgetc 後，此時檔案指標指向了第 1 個位元組後邊，注意是以位元組為單位記錄的。
改變檔案指標位置的函式：
#include <stdio.h>
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
whence：從何處開始移動，取值：SEEK_SET | SEEK_CUR | SEEK_END
offset：移動偏移量，取值：可取正 | 負
void rewind(FILE *stream);舉幾個簡單例子：
fseek(fp, 5, SEEK_SET); // 從檔案頭向後移動5個位元組
fseek(fp, 6, SEEK_CUR); // 從當前位置向後移動6個位元組
fseek(fp, -3, SEEK_END); // 從檔案尾向前移動3個位元組offset 可正可負，負值表示向檔案開頭的方向移動，正值表示向檔案尾方向移動，如果向前移動的位元組數超過檔案開頭則出錯返回，如果向後移動的位元組數超過了檔案末尾，再次寫入會增加檔案尺寸，檔案空洞位元組都是 0
$ echo "5678" > file.txt
fp = fopen("file.txt", "r+");
fseek(fp, 10, SEEK_SET);
fputc('K', fp)
fclose(fp)
// 通過結果可以看出字母K是從第10個位置開始寫的
liwei:/tmp$ od -tx1 -tc -Ax file.txt
0000000 35 36 37 38 0a 00 00 00 00 00 4b
5 6 7 8 \n \0 \0 \0 \0 \0 Krewind(fp) 等價於 fseek(fp, 0, SEEK_SET)
ftell(fp) 函式比較簡單，直接返回當前檔案指標在檔案中的位置
// 實現計算檔案位元組數的功能
fseek(fp, 0, SEEK_END);
ftell(fp);五、以字串為單位的IO函式
fgets 從指定的檔案中讀一行字元到呼叫者提供的緩衝區，讀入內容不超過 size 。
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);
char *gets(char *s);首先要說明 gets() 函式強烈不推薦使用，類似 strcpy 函式，使用者不可以指定緩衝區大小，很容易造成緩衝區溢位錯誤。不過 strcpy 程式設計師還是可以避免，而 gets 的輸入使用者可以提供任意長的字串，唯一避免方法就是不使用 gets，而使用 fgets(buf, size, stdin)
fgets 函式從 stream 所指檔案讀取以 '\n' 結尾的一行，包括 '\n' 在內，存到緩衝區中，並在該行結尾新增一個 '\0' 組成完整的字串。如果檔案一行太長，fgets 從檔案中讀了 size-1 個字元還沒有讀到 '\n'，就把已經讀到的 size-1 個字元和一個 '\0' 字元存入緩衝區，檔案行剩餘的內容可以在下次呼叫 fgets 時繼續讀。
若一次 fgets 呼叫在讀入若干字元後到達檔案末尾，則將已讀到的字元加上 '\0' 存入緩衝區並返回，如果再次呼叫則返回 NULL，可以據此判斷是否讀到檔案末尾。
fputs 向指定檔案寫入一個字串，緩衝區儲存的是以 '\0' 結尾的字串，與 fgets 不同的是，fputs 不關心字串中的 '\n' 字元。
int fputs(constchar *s, FILE *stream);
int puts(constchar *s);六、以記錄為單位的IO函式
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);fread 和 fwrite 用於讀寫記錄，這裡的記錄是指一串固定長度的位元組，比如一個 int、一個結構體貨或一個定長陣列。
引數 size 指出一條記錄的長度，nmemb 指出要讀或寫多少條記錄，這些記錄在 ptr 所指記憶體空間連續存放，共佔 size * nmemb 個位元組。
fread 和 fwrite 返回的記錄數有可能小於 nmemb 指定的記錄數。例如當讀寫位置距檔案末尾只有一條記錄長度，呼叫 fread 指定 nmemb 為 2，則返回值為 1。如果寫檔案時出錯，則 fwrite 的返回值小於 nmemb 指定的值。
struct t{
int a;
short b;
};
struct t val = {1, 2};
FILE *fp = fopen("file.txt", "w");
fwrite(&val, sizeof(val), 1, fp);
fclose(fp);
liwei:/tmp$ od -tx1 -tc -Ax file.txt
0000000 01 00 00 00 02 00 00 00
001 \0 \0 \0 002 \0 \0 \0從結果可以看出，寫入的是 8 個位元組，有興趣的同學可以就此分析下系統的「大小端」和結構體的「對齊補齊」問題。
七、格式化IO函式
(1). printf / scanf
int printf(constchar *format, ...);
int scanf(constchar *format, ...);這兩個函式是我們學習 C 語言最早接觸，可能也是接觸比較多的了，沒什麼特別要說的。printf 就是格式化列印到標準輸出。下面總結下 printf 常用的方式。
printf("%d\n", 5); // 列印整數 5
printf("-%10s-\n", "hello") // 設定顯示寬度並左對齊：- hello-
printf("-%-10s-\n", "hello") // 設定顯示寬度並右對齊：- hello-
printf("%#x\n", 0xff); // 0xff 不加#則顯示ff
printf("%p\n", main); // 列印 main 函式首地址
printf("%%\n"); // 列印一個 %scanf 就是從標準輸入中讀取格式化資料，簡單舉個例子：
int year, month, day;
scanf("%d/%d/%d", &year, &month, &day);
printf("year = %d, month = %d, day = %d\n", year, month, day);(2). sprintf / sscanf / snprintf
sprintf 並不列印到檔案，而是列印到使用者提供的緩衝區中並在末尾加 '\0'，由於格式化後的字串長度很難預計，所以很可能造成緩衝區溢位，強烈推薦 snprintf 更好一些，引數 size 指定了緩衝區長度，如果格式化後的字串超過緩衝區長度，snprintf 就把字串截斷到 size - 1 位元組，再加上一個 '\0'，保證字串以 '\0' 結尾。如果發生截斷，返回值是截斷之前的長度，通過對比返回值與緩衝區實際長度對比就知道是否發生截斷。
int sscanf(constchar *str, constchar *format, ...);
int sprintf(char *str, constchar *format, ...);
int snprintf(char *str, size_t size, constchar *format, ...);sscanf 是從輸入字串中按照指定的格式去讀取相應的資料，函式功能非常的強大，支援類似正則表示式匹配的功能。具體的使用格式請自行查詢官方手冊，這裡總結出最常用、最重要的幾種使用場景和方式。
最基本的用法
char buf[1024] = 0; sscanf("123456", "%s", buf); printf("%s\n", buf); // 結果為：123456取指定長度的字串
sscanf("123456", "%4s", buf); printf("%s\n", buf); // 結果為：1234取第1個字串
sscanf("hello world", "%s", buf); printf("%s\n", buf); // 結果為：hello 因為預設是以空格來分割字串的，%s讀取第一個字串hello讀取到指定字元為止的字串
sscanf("123456#abcdef", "%[^#]", buf); // 結果為：123456 // %[^#]表示讀取到#符號停止，不包括#讀取僅包含指定字符集的字串
sscanf("123456abcdefBCDEF", "%[1-9a-z]", buf); // 結果為：123456abcdef // 表示式是要匹配數字和小寫字母，匹配到大寫字母就停止匹配了。讀取指定字符集為止的字串
sscanf("123456abcdefBCDEF", "%[^A-Z]", buf); // 結果為：123456abcdef讀取兩個符號之間的內容(@和.之間的內容)
sscanf("[email protected]", "%*[^@]@%[^.]", buf); // 結果為：linuxblogs // 先讀取@符號前邊內容並丟棄，然後讀@，接著讀取.符號之前的內容linuxblogs，不包含字元.