《Unix环境高级编程》 总结 （三）

标准I/O库 （第五章）

1. 流定向

标准I/O可用于单字节或多字节。流最初创建时没有定向，第一次使用多字节I/O，则定向为宽字节；使用单字节则为字节定向。可改变定向的函数：freopen()和fwide()，如下：

#include <stdio.h>#include <wchar.h>int fwide(FILE *fp, int mode);     //                宽字节返回正；单字节返回负；未定向返回0    //mode<0：设为字节定向；    //mode>0：设为宽字节定向；    //mode=0：不设置，返回当前定向；

2. 标准输入、输出和出错

#include <stdio.h>stdinstdoutstderr

3. 缓冲

标准I/O的三种缓冲：
- 全缓冲 ： 缓冲区填满或者调用fflush()时执行I/O；对于fflush()，若为标准I/O，则将数据写入磁盘；若为终端设备，则丢弃缓冲区中的数据；
- 行缓冲 ： 遇到换行符时，执行I/O。如果缓冲区满了，即使没有换行符也要执行I/O;
- 不带缓冲，如stderr

ISO C缓冲特征
- 当且仅当标准输入、输出不指向交互式设备时，它们才是全缓冲；
- stderr决不是全缓冲

默认情况下：stderr不带缓冲；指向终端设备的流为行缓冲，其它为全缓冲。
更改缓冲的函数，如下：

#include <stdio.h>void setbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf);    //buf ： 设为指向长度为 BUFSIZ 的缓冲区，则为带缓冲I/O；设为NULL则关闭缓冲int setvbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf, int mode, size_t size);    //                     成功返回0，失败非0    //mode : _IOFBF（全缓冲）；_IOLBF（行缓冲）：_IONBF（无缓冲）    //若带缓冲，而buf为NULL，则自动分配缓冲（BUFSIZ）int fflush(FILE *fp);    //若fp为NULL，则冲洗所有输出流。

4. 打开流

#include <stdio.h>FILE *fopen(const char *restrict pathname,const char *restrict type);FILE *freopen(const char *restrict pathname,const char *restrict type,FILE * restrict fp);    //将指定文件打开为指定流，如stdin/stdout/stderrFILE *fdopen(int fd, const char *type);    //                    出错返回NULL    //常用于管道或Socket返回的fdint fclose(FILE *fp);    //冲洗缓冲中的输出数据，丢弃输入数据。

type参数如下：

b表示二进制，Linux中无用（Linux不区分文本文件和二进制文件）；
fdopen以写打开不会截断文件；
追加写方式不能用于创建文件，所以pathname必须存在。

5. 读写流

• 每次读写一个字符，如下：

#include <stdio.h>int getc(FILE *fp);    // 实现为宏int fgetc(FILE *fp);    // 实现为函数int getchar(void);    // 同 getc(stdin)    //              到达文件末尾或出错返回 EOFint putc(int c, FILE *fp);int fputc(int c, FILE *fp);int putchar(int c);    // 成功返回c，出错返回EOF

EOF为一负值，常为-1。要区分实际问题，用下面函数：

#include <stdio.h>int ferror(FILE *fp);int feof(FILE *fp);    //              条件为真返回非0；否则返回0

每个流在FILE中有两个标志：出错标志和文件结束标志，可用clearerr清除这两个标志。
将字符再压回流中，如下：

#include <stdio.h>int ungetc(int c, FILE *fp);    // 成功返回c，出错返回EOF

送回的字符可再读出，但顺序相反，送回的可为其它字符，但不能为EOF，到文件尾仍可再送回字符。该方法只是将字符写到了绥冲区中。
- 每次读写一行，如下：

#include <stdio.h>char *fgets(char *restrict buf, int n, FILE *restrict fp);    // 最多读取 n-1 个字符；保留换行char *gets(char *buf);    // 无换行    // 文件尾或出错返回NULLint fputs(const char *restrict str, FILE *restrict fp);    // 需要自己添加换行符int puts(const char *str);    // 自动添加换行符    // 成功返回非负值，出错返回EOF

• 每次读写一个结构

#include <stdio.h>size_t fread(void *restrict ptr, size_t size, size_t nobj, File *restrict fp);    // 返回值少于nobj，则调用ferror()和feof()判断是出错还是文件尾size_t fwrite(void *restrict ptr, size_t size, size_t nobj, File *restrict fp);    // 返回值少于nobj则出错    // 返回读写对象数

6. 定位流

#include <stdio.h>long ftell(FILE *fp);    // 成功返回当前位置，出错返回 -1Lint fseek(FILE *fp, long offset, int whence);    // 成功返回0，出错返回 -1，文件函数用法同 lseek()    // 对于文本文件，whence一定为SEEK_SET，且offset只能为0或ftell()的返回值void rewind(FILE *fp);    // 将流设到起始位置off_t ftello(FILE *fp);    // 成功返回当前位置，出错返回 (off_t)-1int fseeko(FILE *fp, off_t offset, int whence);int fgetpos(FILE *restrict fp, fpos_t *restrict pos);int fsetpos(FILE *fp,const fpos_t *pos);    // 调用fgetpos()将位置存入pos，以后可调用fsetpos()重新定位到该位置。    // 成功返回0；出错返回非0

7. 格式化I/O

#include <stdio.h>int printf(const char *restrict format, ...);int fprintf(FILE *restrict fp, const char *restrict format, ...);int dprintf(int fd, const char *restrict format, ...);    // 成功返回输出字符数，出错返回负值int sprintf(char *restrict buf, const char *restrict format, ...);int snprintf(char *restrict buf, size_t n, const char *restrict format, ...);    // 成功返回存入buf的字符数，出错返回负值（在buf中自动添加'\0'）

#include <stdio.h>#include <stdarg.h>int vprintf(const char *restrict format, va_list arg);int vfprintf(FILE *restrict fp, const char *restrict format, va_list arg);int vdprintf(int fd, const char *restrict format, va_list arg);    // 成功返回输出字符数，出错返回负值int vsprintf(char *restrict buf, const char *restrict format, va_list arg);int vsnprintf(char *restrict buf, size_t n, const char *restrict format, va_list arg);    // 成功返回存入buf的字符数，出错返回负值（在buf中自动添加'\0'）

#include <stdio.h>int scanf(const char *restrict format, ...);int fscanf(FILE *restrict fp, const char *restrict format, ...);int sscanf(const char *restrict buf, const char *restrict format, ...);

#include <stdio.h>#include <stdarg.h>int vscanf(const char *restrict format, va_list arg);int vfscanf(FILE *restrict fp, const char *restrict format, va_list arg);int vsscanf(const char *restrict buf, const char *restrict format, va_list arg);

8. fileno() 从FILE中得到fd

#include <stdio.h>int fileno(FILE *fp);

9. 临时文件

创建临时文件，如下：

#include <stdio.h>char *tmpnam(char *ptr);    // 返回唯一路径名的指针，最多调用次数(TMP_MAX)    // ptr为NULL，则产生的路径名在静态区中，后续再调用会覆盖；    // ptr不为NULL，则应指向长度至少为L_tmpnam(strio.h)的buf。FILE *tmpfile(void);    // 创建的二进制文件(wb+),在关闭文件或程序结束时自动删除。

#include <stdlib.h>char *mkdtemp(char *template);    // 成功返回目录名的指针，失败返回NULL    // 目录权限位：0700int mkstemp(char *template);    // 成功返回文件fd，失败返回 -1    // 以读写方式打开，不会自动删除

template是后6位为XXXXXX的路径名，如下：
“/tmp/dirXXXXXX” -> /tmp/dirUmBT7h
tmpnam()和tempnam()缺点：有时间差，另的进程可以用相同的名字创建文件，所以最好用 tmpfile()和mkstemp()

10. 内存流

#include <stdio.h>FILE* fmemopen(void *restrict buf, size_t size, const char *restrict type);FILE* open_memstream(char**ptr, size_t* sizeloc);#include <wchar.h>FILE* open_wmemstream(wchar_t** ptr, size_t* sizeloc);

如果buf为NULL，则fmemopen分配size字节数的缓冲区，此时当流关闭时缓冲区会被释放。
fmemopen()函数打开一个内存流，使你可以读取或写入由buf指定的缓冲区。其返回FILE*fp就是打开的内存流，虽然仍使用FILE指针进行访问，但其实并没有底层文件（并没有磁盘上的实际文件，因为打开的内存流fp是在内存中的），所有的I/O都是通过在缓冲区与主存（就是内存）之间来回传送字节来完成的。
重点内容
open_memstream()函数打开一个面向字节的流来写入一个缓冲区，而open_wmemstream()函数创建一个面向宽字符的流。当用fclose()关闭流或用fflush()刷新流时，bufp和sizep被更新，以包含缓冲区的指针及其大小。只要没有进一步的输出流发生，这些值仍然有效。如果执行额外的输出，必须再次刷新流来存储新的值，才能再次使用它们。一个空字符被写入缓冲区的末尾，但它存储在sizep中的size值中不包括它。

通过调用fmemopen()、open_memstream()或open_wmemstream()创建的一个与内存缓冲区相关联的流的输入和输出操作，发生在内存缓冲区的范围内，受限于实现。对于用open_memstream()或open_wmemstream()打开的流的情况，内存区域动态增长，以适应必要的写操作。对于输出，在刷新或关闭操作期间，数据从函数setvbuf()提供的缓冲区移动到内存流。如果没有足够的内存来增长内存区域，或者操作需要访问相关内存区域以外的地方，相关的操作失败。
因为避免了缓冲区溢出，内存流非常适用于创建字符串。因为内存流只访问主存，不访问磁盘上的文件，所以对于把标准I/O流作为参数用于临时文件的函数来说，会有很大的性能提升。