標準IO

一、關於標準IO緩衝區

標準IO提供緩衝的目的是儘可能減少使用read和write調用的此數，他對每個IO流自動地進行緩衝管理。標準IO提供三種類型的緩衝：

1、全緩衝：這種情況下，當標準IO緩衝區填滿後才進行實際IO操作。在一個流上執行第一次IO時，相關標準IO函數通常調用malloc獲得所需的緩衝區。全緩衝的緩衝區大小一般爲8192（具體要看設置）

2、行緩衝：當輸入和輸出中遇到換行符‘\n’時，纔會執行實際IO操作。當涉及一個終端時（例如標準輸入和標準出錯），通常使用行緩衝。

因爲標準IO庫用來收集每一行的緩衝區的長度是固定的，所以只要行緩衝區滿了，即使還沒有寫一個換行符，也會進行IO操作

3、不帶緩衝：標準IO庫不對字符進行緩衝存儲，只要執行了輸入和輸出操作，便會立即實行IO操作。標準出錯stderr通常是不帶緩衝的。

對於進程預定義了三個流，並且這三個流可以自動地被進程使用：

標準輸入：stdin

標準輸出：stdout

標準出錯：stderr

ISO C要求下列緩衝特徵：

當且僅當標準輸入和標準輸出並不涉及交互式設備時，它們纔是全緩衝。否則一般爲行緩衝。

人機交互要求不可全緩衝。

標準出錯絕不會是全緩衝的

涉及終端設備的其他流，一般爲行緩衝的，否則是全緩衝。

普通文件一般爲全緩衝

可以使用下面兩個函數更改緩衝類型：

void setbuf(FILE *stream, char *buf);

功能：更改流的緩衝類型

參數：

stream：要更改緩衝類型的流指針

buf：緩衝區的長度，通常指定爲BUFSIZ,通常在此之後流就是全緩衝的。如果爲NULL，則關閉緩衝。

返回值：成功返回0，錯誤返回非0值

int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);

功能：更改流的緩衝類型

參數：

            stream：要更改緩衝類型的流指針

          buf：如果被設置爲不帶緩衝的流，則忽略buf和size，如果指定了全緩衝或行緩衝，buf指定了緩衝區的地址，size指定了緩衝區的長度。如果buf爲NULL，系統自動分配全緩衝區或行緩衝區合適的長度。

    mode：

                      指定所需的緩衝類型

                          _IOFBF 全緩衝

_IOLBF 行緩衝

                      _IONBU 不帶緩衝

             size：緩衝區大小

返回值： 成功返回0，錯誤返回非0值

int fflush(FILE *stream);

功能：沖洗一個流,此函數使該流所有未寫的數據都被傳送至內核

參數：

stream：要衝洗的流，如果爲NULL，則沖洗所有輸出流

返回值：成功返回0，失敗返回EOF

沖洗說明標準IO緩衝區的寫操作，flush有兩種意思，在標準IO庫方面，flush意味着將緩衝區的內容寫到磁盤上。在終端驅動程序方面，flush表示丟棄已存儲在緩衝區的數據

二、流的定向

對於ASCII字符集，一個字符用一個字節表示，對於國際字符集，一個字符可用多個字節表示。標準IO文件流可用於單字節或多字節（寬）字符集。流的定向決定了所讀寫的字符是單字節還是多字節。當一個流最初被創建時，它並沒有定向。如若在未定向的流上使用一個多字節IO函數，則將該流的定向設置爲寬定向。如若在未定向的流上使用一個單字節IO函數，則將該流的定向設置爲字節定向。

可用以下函數設置流的定向：

int fwide(FILE *stream, int mode);

功能：設置一個未定向流的定向

參數：

stream：要改變定向的流

mode：

爲負值時，試圖將指定的流設置爲字節定向

爲正值時，試圖將指定的流設置爲寬定向

爲0時，不設置流的定向，但返回標示該流定向的值

返回值：若流是寬定向的則返回正值，若流是字節定向的則返回負值，若流是未定向的，則返回0。無出錯返回

注：fwaid只能改變未定向的流。並不改變已定向的流

三、標準IO的一些函數

FILE *fopen(const char *path, const char *mode);

功能：打開一個指定文件，返回一個標準IO流

參數：

      path：文件所在路徑

      mode：打開方式

                  r:只讀方式打開，打開後從文件頭開始讀

                  r+:讀寫方式打開，打開後從文件頭開始讀寫

                  w:只寫方式打開，文件不存在則創建，存在則把文件截短至0，即將文件清空

                  w+：讀寫方式打開，文件不存在則創建，存在則把文件截短至0，即將文件清空

                  a：只寫打開，文件不存在則創建，存在以只寫方式追加，即從文件尾部開始寫

                  a+:讀寫方式打開，文件不存在則創建，存在則讀文件時從文件頭開始，寫文件時從文件尾開始

當指定參數b時，表示以二進制方式打開，不過因爲UNIX不對文本文件和二進制文件進行區分，所以在UNIX環境下指定b實際上並無作用

返回值：成功返回流指針，失敗返回NULL

FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream);

功能：在一個指定的流上打開一個指定的文件，如若該流已經打開，則先關閉該流。若該流已經定向，則freopen清除該定向。此函數一般用於將一個指定的文件打開爲一個預訂義的流：標準輸入，標準輸出或標準出錯。

參數：

path：文件所在路徑

mode：

                    r:只讀方式打開，打開後從文件頭開始讀

                  r+:讀寫方式打開，打開後從文件頭開始讀寫

                  w:只寫方式打開，文件不存在則創建，存在則把文件截短至0，即將文件清空

                  w+：讀寫方式打開，文件不存在則創建，存在則把文件截短至0，即將文件清空

                  a：只寫打開，文件不存在則創建，存在以只寫方式追加，即從文件尾部開始寫

                  a+:讀寫方式打開，文件不存在則創建，存在則讀文件時從文件頭開始，寫文件時從文件尾開始

當指定參數b時，表示以二進制方式打開，不過因爲UNIX不對文本文件和二進制文件進行區分，所以在UNIX環境下指定b實際上並無作用

stream：要在此流上打開文件

返回值：成功返回流指針，失敗返回NULL

FILE *fdopen(int fd, const char *mode);

功能：將一個現有的文件描述符和一個標準IO流相結合

參數：

fd：一個已經打開的文件描述符

mode：

和fopen一樣，不過此函數爲寫打開時，並不將文件清空。另外追加方式也不能創建該文件（因爲文件已經存在）

返回值：成功返回生成的流指針，失敗返回NULL

注：此文件描述符必須是一個已經打開的文件描述符

四、標準IO讀寫

int fgetc(FILE *stream);

功能：從指定的流中丟讀取字符

參數：stream：要讀取的流

返回值：成功返回字符，失敗或讀到文件尾部返回EOF（-1）

int fputc(int c, FILE *stream);

功能：向指定的流中寫一個字符

參數：

c：要寫入的字符

stream：要寫入的流

返回值：成功返回寫的字符，錯誤返回EOF

char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);

功能：從指定的流讀取多個字符存放在s指向的地址，每次讀一行，以一個換行符終止

參數：

            s：將讀取到的數據存放到s中

          size：緩衝區長度

          stream：要讀取的文件流

返回值：成功返回s，失敗或讀到結尾返回NULL

注：

每次fgets最多隻能讀取size-1個字符，因爲每次讀取結束時都會自動加‘\0’
如果讀取過程中遇到‘\n’，則讀取結束，'\n'會被讀走

int fputs(const char *s, FILE *stream);

功能：將字符串寫到指定的流

參數：

s：s中存放將要寫入的數據

stream：要寫的文件流

返回值：成功返回寫入的字符個數，失敗返回EOF

注：如果遇到‘\n’則結束寫

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

功能：從指定的流讀取多數據存放在ptr指向的地址

參數：

        ptr：將已讀取的數據存放到ptr中

          size：要讀取對象的大小

        nmemb：要求讀取對象的個數

          stream：要讀取的流

返回值：返回實際讀取的對象的個數

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE *stream);

功能：將數據寫向指定的流

參數：

          ptr：存放要寫入的數據存放在ptr中

          size：要寫入數據的對象的大小

          nmemb：要求寫入數據的對象的個數

        stream：要寫入的流

返回值：返回實際寫入的對象的個數，如果返回值小於所要求的nmemb，則出錯

注：

1、在上面的三個讀操作中，不區分出錯和到達文件尾，爲了區分這兩種情況，需調用以下兩個函數

int feof(FILE *stream);

int ferror(FILE *stream);

兩個函數的返回值：若條件爲真則返回非0值。否則返回0

2、在大多數實現中，爲每個流在FILE對象中維持了兩個標誌：

出錯標誌
文件結束標誌

調用clearerr清除這兩個標誌

void clearerr(FILE *stream);

3、從流中讀取數據以後可以調用ungetc將字符再壓送回流中

int ungetc(int c, FILE *stream);

參數：c:要回送的字符

stream：要回送的流

返回值：成功返回c，出錯返回eof

壓送回流中的字符以後又可從流中讀出。ISO C允許實現支持任何次數的回送，但是它要求時限提供一次只送回一個字符，我們不能期望一次能送回多個字符

回送的字符不必一定是上一次讀到的字符，參數c既可以是上次讀出的字符，也可以是任意別的字符，但不能回送EOF。但是當已經到達文件尾端時，仍可以回送一個字符，下次讀將返回該字符，再次讀則返回EOF。之所以能這樣做的原因是一次成功的ungetc調用會清除該流的文件結束標誌。

五、文件定位

int fseeko(FILE *stream, off_t offset, int whence);

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

功能：更改內核中offset的值

參數：

          stream：要更改的文件流

          offset：偏移值。offset>0,向後偏移，offset<0，向前偏移。

          whence：

                    SEEK_SET 從文件其實位置開始

                  SEEK_CUR 從文件當前位置開始

                  SEEK_END 從文件尾端開始

返回值：成功返回0，失敗返回-1

注：上述兩個函數的區別僅在於文件偏移量的類型不一樣，一個時是long，一個是off_t

off_t ftello(FILE *stream);

long ftell(FILE *stream);

功能：獲得內核中的文件偏移量

參數：stream：要獲取偏移量的文件流

返回值：成功返回文件從頭開始的偏移值，失敗返回-1

注：上述兩個函數的區別僅在於文件偏移量的類型不一樣，一個時是long，一個是off_t

void rewind(FILE *stream);

功能：定位到文件起始位置

參數：stream:要定位的文件流

int fileno(FILE *stream);

功能：獲得與流相關聯的文件描述符

參數：stream：要獲取描述符的流

返回值：返回與流相關聯的文件描述符

六、臨時文件

char *tmpnam(char *s);

功能：產生一個與現有文件名不同的一個有效路徑名字符串

參數：s：如果爲NULL，則將產生的路徑名存放在一個靜態區中。指向該靜態區的指針作爲函數值返回。下一次再調用該函數時，會重寫該靜態區。如果s不是NULL，則將產生的路徑名存放在s指向的空間中，s作爲函數返回值。

返回值：指向唯一路徑名的指針

FILE *tmpfile(void);