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作者:王姍姍,華清遠見嵌入式學院講師。

先來了解下什么是標準IO以及文件IO。

標準IO:標準I/O是ANSI C建立的一個標準I/O模型,是一個標準函數(shù)包和stdio.h頭文件中的定義,具有一定的可移植性。標準IO庫處理很多細節(jié)。例如緩存分配,以優(yōu)化長度執(zhí)行IO等。標準的IO提供了三種類型的緩存。

(1)全緩存:當填滿標準IO緩存后才進行實際的IO操作。
(2)行緩存:當輸入或輸出中遇到新行符時,標準IO庫執(zhí)行IO操作。
(3)不帶緩存:stderr就是了。

文件IO:文件IO稱之為不帶緩存的IO(unbuffered I/O)。不帶緩存指的是每個read,write都調(diào)用內(nèi)核中的一個系統(tǒng)調(diào)用。也就是一般所說的低級I/O——操作系統(tǒng)提供的基本IO服務,與os綁定,特定于linix或unix平臺。

2區(qū)別

首先:兩者一個顯著的不同點在于,標準I/O默認采用了緩沖機制,比如調(diào)用fopen函數(shù),不僅打開一個文件,而且建立了一個緩沖區(qū)(讀寫模式下將建立兩個緩沖區(qū)),還創(chuàng)建了一個包含文件和緩沖區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。低級I/O一般沒有采用緩沖,需要自己創(chuàng)建緩沖區(qū),不過其實在linix或unix系統(tǒng)中,都是有使用稱為內(nèi)核緩沖的技術(shù)用于提高效率,讀寫調(diào)用是在內(nèi)核緩沖區(qū)和進程緩沖區(qū)之間進行的數(shù)據(jù)復制。

其次從操作的設(shè)備上來區(qū)分,文件I/O主要針對文件操作,讀寫硬盤等,它操作的是文件描述符,標準I/O針對的是控制臺,打印輸出到屏幕等,它操作的是字符流。對于不同設(shè)備得特性不一樣,必須有不同api訪問才最高效。

最后來看下他們使用的函數(shù)

標準IO

文件IO(低級IO)

打開

fopen,freopen,fdopen

open

關(guān)閉

fclose

close

getc,fgetc,getchar
fgets,gets
fread

read

putc,fputc,putchar
fputs,puts,
fwrite

write

1.fopen與open

標準I/O使用fopen函數(shù)打開一個文件:

FILE* fp=fopen(cONst char* path,const char *mod)

其中path是文件名,mod用于指定文件打開的模式的字符串,比如"r","w","w+","a"等等,可以加上字母b用以指定以二進制模式打開(對于 *nix系統(tǒng),只有一種文件類型,因此沒有區(qū)別),如果成功打開,返回一個FILE文件指針,如果失敗返回NULL,這里的文件指針并不是指向?qū)嶋H的文 件,而是一個關(guān)于文件信息的數(shù)據(jù)包,其中包括文件使用的緩沖區(qū)信息。

文件IO使用open函數(shù)用于打開一個文件:

int fd=open(char *name,int how);

與fopen類似,name表示文件名字符串,而how指定打開的模式: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(shù)稱為文件描述符,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

與打開文件相對的,標準I/O使用fclose關(guān)閉文件,將文件指針傳入即可,如果成功關(guān)閉,返回0,否則返回EOF
比如:

if(fclose(fp)!=0)
printf("Error in closing file");

而文件IO使用close用于關(guān)閉open打開的文件,與fclose類似,只不過當錯誤發(fā)生時返回的是-1,而不是EOF,成功關(guān)閉同樣是返回0。C語言用error code來進行錯誤處理的傳統(tǒng)做法。

3. 讀文件,getc,fscanf,fgets和read

標 準I/O中進行文件讀取可以使用getc,一個字符一個字符的讀取,也可以使用gets(讀取標準io讀入的)、fgets以字符串單位進行讀?。ㄗx到遇 到的第一個換行字符的后面),gets(接受一個參數(shù),文件指針)不判斷目標數(shù)組是否能夠容納讀入的字符,可能導致存儲溢出(不建議使用),而fgets使用三個參數(shù):
char * fgets(char *s, int size, FILE *stream);

第一個參數(shù)和gets一樣,用于存儲輸入的地址,第二個參數(shù)為整數(shù),表示輸入字符串的最大長度,最后一個參數(shù)就是文件指針,指向要讀取的文件。最 后是fscanf,與scanf類似,只不過增加了一個參數(shù)用于指定操作的文件,比如fscanf(fp,"%s",words)
文件IO中使用read函數(shù)用于讀取open函數(shù)打開的文件,函數(shù)原型如下:

ssize_t numread=read(int fd,void *buf,size_t qty);

其中fd就是open返回的文件描述符,buf用于存儲數(shù)據(jù)的目的緩沖區(qū),而qty指定要讀取的字節(jié)數(shù)。如果成功讀取,就返回讀取的字節(jié)數(shù)目(小于等于qty)

4. 判斷文件結(jié)尾

如果嘗試讀取達到文件結(jié)尾,標準IO的getc會返回特殊值EOF,而fgets碰到EOF會返回NULL,而對于*nix的read函數(shù),情況有所不 同。read讀取qty指定的字節(jié)數(shù),最終讀取的數(shù)據(jù)可能沒有你所要求的那么多(qty),而當讀到結(jié)尾再要讀的話,read函數(shù)將返回0.

5. 寫文件:putc,fputs,fprintf和write

與讀文件相對應的,標準C語言I/O使用putc寫入字符,比如:

putc(ch,fp);

第一個參數(shù)是字符,第二個是文件指針。而fputs與此類似:

fputs(buf,fp);

僅僅是第一個參數(shù)換成了字符串地址。而fprintf與printf類似,增加了一個參數(shù)用于指定寫入的文件,比如:

fprintf(stdout,"Hello %s.\n","dennis");

切記fscanf和fprintf將FILE指針作為第一個參數(shù),而putc,fputs則是作為第二個參數(shù)。

在文件IO中提供write函數(shù)用于寫入文件,原型與read類似:

ssize_t result=write(int fd,void *buf ,size_t amt);

fd是文件描述符,buf是將要寫入的內(nèi)存數(shù)據(jù),amt是要寫的字節(jié)數(shù)。如果寫入成功返回寫入的字節(jié)數(shù),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?。篺seek()、ftell()和lseek()

標準I/O使用fseek和ftell用于文件的隨機存取,先看看fseek函數(shù)原型

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

第一個參數(shù)是文件指針,第二個參數(shù)是一個long類型的偏移量(offset),表示從起始點開始移動的距離。第三個參數(shù)就是用于指定起始點的模式,stdio.h指定了下列模式常量:

SEEK_SET 文件開始處
SEEK_CUR 當前位置
SEEK_END 文件結(jié)尾處

看幾個調(diào)用例子:
fseek(fp,0L,SEEK_SET); //找到文件的開始處
fseek(fp,0L,SEEK_END); //定位到文件結(jié)尾處
fseek(fp,2L,SEEK_CUR); //文件當前位置向前移動2個字節(jié)數(shù)

而ftell函數(shù)用于返回文件的當前位置,返回類型是一個long類型,比如下面的調(diào)用:

fseek(fp,0L,SEEK_END);//定位到結(jié)尾
long last=ftell(fp); //返回當前位置

那么此時的last就是文件指針fp指向的文件的字節(jié)數(shù)。

與標準I/O類似,*nix系統(tǒng)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是文件描述符,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 返回指針變化前的位置,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(shù) 0,1,2相應代替。

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華清遠見

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