文件I/O編程之： 標準I/O編程
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6.5標準I/O編程
本章前面幾節所述的文件及I/O讀寫都是基于文件描述符的。這些都是基本的I/O控制，是不帶緩存的。而本節所要討論的I/O操作都是基于流緩沖的，它是符合ANSIC的標準I/O處理，這里有很多函數讀者已經非常熟悉了（如printf()、scantf()函數等），因此本節中僅簡要介紹最主要的函數。
前面講述的系統調用是操作系統直接提供的函數接口。因為運行系統調用時，Linux必須從用戶態切換到內核態，執行相應的請求，然后再返回到用戶態，所以應該盡量減少系統調用的次數，從而提高程序的效率。
標準I/O提供流緩沖的目的是盡可能減少使用read()和write()等系統調用的數量。標準I/O提供了3種類型的緩沖存儲。
n 全緩沖：在這種情況下，當填滿標準I/O緩存后才進行實際I/O操作。存放在磁盤上的文件通常是由標準I/O庫實施全緩沖的。在一個流上執行第一次I/O操作時，通常調用malloc()就是使用全緩沖。
n 行緩沖：在這種情況下，當在輸入和輸出中遇到行結束符時，標準I/O庫執行I/O操作。這允許我們一次輸出一個字符（如fputc()函數），但只有寫了一行之后才進行實際I/O操作。標準輸入和標準輸出就是使用行緩沖的典型例子。
n 不帶緩沖：標準I/O庫不對字符進行緩沖。如果用標準I/O函數寫若干字符到不帶緩沖的流中，則相當于用系統調用write()函數將這些字符全寫到被打開的文件上。標準出錯stderr通常是不帶緩存的，這就使得出錯信息可以盡快顯示出來，而不管它們是否含有一個行結束符。
在下面討論具體函數時，請讀者注意區分以上的三種不同情況。
6.5.1基本操作
1．打開文件
（1）函數說明。
打開文件有三個標準函數，分別為：fopen()、fdopen()和freopen()。它們可以以不同的模式打開，但都返回一個指向FILE的指針，該指針指向對應的I/O流。此后，對文件的讀寫都是通過這個FILE指針來進行。其中fopen()可以指定打開文件的路徑和模式，fdopen()可以指定打開的文件描述符和模式，而freopen()除可指定打開的文件、模式外，還可指定特定的I/O流。
（2）函數格式定義。
fopen()函數格式如表6.14所示。
表6.14 fopen()函數語法要點
所需頭文件 | #includestdio.h> |
函數原型 | FILE*fopen(constchar*path,constchar*mode) |
函數傳入值 | Path：包含要打開的文件路徑及文件名 |
mode：文件打開狀態（后面會具體說明） | |
函數返回值 | 成功：指向FILE的指針 |
其中，mode類似于open()函數中的flag，可以定義打開文件的訪問權限等，表6.15說明了fopen()中mode的各種取值。
表6.15 mode取值說明
r或rb | 打開只讀文件，該文件必須存在 |
r＋或r＋b | 打開可讀寫的文件，該文件必須存在 |
W或wb | 打開只寫文件，若文件存在則文件長度清為0，即會擦寫文件以前的內容。若文件不存在則建立該文件 |
w+或w＋b | 打開可讀寫文件，若文件存在則文件長度清為0，即會擦寫文件以前的內容。若文件不存在則建立該文件 |
a或ab | 以附加的方式打開只寫文件。若文件不存在，則會建立該文件；如果文件存在，寫入的數據會被加到文件尾，即文件原先的內容會被保留 |
a+或a＋b | 以附加方式打開可讀寫的文件。若文件不存在，則會建立該文件；如果文件存在，寫入的數據會被加到文件尾后，即文件原先的內容會被保留 |
注意在每個選項中加入b字符用來告訴函數庫打開的文件為二進制文件，而非純文本文件。不過在Linux系統中會自動識別不同類型的文件而將此符號忽略。
fdopen()函數格式如表6.16所示。
表6.16 fdopen()函數語法要點
所需頭文件 | #includestdio.h> |
函數原型 | FILE*fdopen(intfd,constchar*mode) |
函數傳入值 | fd：要打開的文件描述符 |
mode：文件打開狀態（后面會具體說明） | |
函數返回值 | 成功：指向FILE的指針 |
freopen()函數格式如表6.17所示。
表6.17 freopen()函數語法要點
所需頭文件 | #includestdio.h> |
函數原型 | FILE*freopen(constchar*path,constchar*mode,FILE*stream) |
函數傳入值 | path：包含要打開的文件路徑及文件名 |
mode：文件打開狀態（后面會具體說明） | |
stream：已打開的文件指針 | |
函數返回值 | 成功：指向FILE的指針 |
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