标准IO库--unix环境高级编程读书笔记

     标准IO库是C语言提供的一个库，不光存在于linux中，在windows中也是有的。标准IO库和文件IO的不同是，标准IO库是对文件IO（即系统调用）的封装，并且在用户层添加了一些缓冲区。

    文件IO的所有操作都是针对文件描述符进行的，而标准IO则使用文件指针。当打开或创建一个文件时，标准IO使得文件与一个流相结合。例如，用fopen打开一个文件，则返回一个FILE结构体的指针，所有的操作都是通过FILE指针进行的。FILE结构体中包含了文件的描述符，缓冲区的长度，指向缓冲区的指针以及文件的出错标记等。

    在文件IO一章中，说明了标准输入输出对应的三个文件的文件描述符分别是STDIN_FILENO，STDOUT_FILENO以及STDERR_FILENO，它们对应的文件指针分别是stdin，stdout，stderr。

    标准IO的缓存可以分为一下三种：

 全缓存：在全缓存的情况下，只有当在用户区的缓存装满或者调用fflush函数时，才会将缓存中的内容写入到内核，在通过内核写入到文件中去。 行缓存：在行缓存的情况下，只有当遇到一个换行符时，才会进行IO操作。 不缓存：就是没有缓存。

全缓存一般用于非交互式的文件存取中，例如读一个制定的文本文件一般采用全缓存的方式。行缓存常用于终端的交互。例如，标准输入和标准输出就采用行缓存。不缓存的情况就是标准出错了，在这中情况下，要求将出错信息尽快的输出，当然不能使用缓存了。

    可以使用setbuf和setvbuf来设置一个流的缓存，它们的函数原型如下：

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

如果函数执行成功返回0，否则返回非0。setbuf第一个参数为文件指针，第二个参数buf必须指向一个长度为BUFSIZ的缓冲区，BUFSIZ在stdio.h头文件中定义。如果buf为NULL，则为不带缓存。setvbuf第一个参数为文件指针，第二个参数为缓冲区的指针，第三个参数指定缓存的方式，第四个参数指定缓存的长度。mode可选择的有一下类型：

_IOFBF全缓存_IOLBF行缓存_IONBF无缓存

如果该流是带缓存的，即mode的值不是_IONBF，但是buf的值为NULL，则系统自动为该流分配缓存。如果mode为_IONBF，则忽略buf和size的值。设置缓存的工作一定要在流还没有进行任何的操作之前进行，否则第一次对刘德操作将导致缓存的自动分配。一般来说，缓存的分配应该有系统自动进行，这样就可以在关闭流的时候，自动释放分配的缓存。

我们可以使用fflush强制刷新一个缓存，它的函数原型如下：

  int fflush(FILE* fp);

    在linux中，刷新有两个意思，

（1）强制将缓存中的数据写入到磁盘上，即使缓存没有写满

（2）强制将缓存中的数据丢弃

在这里fflush当然是第一种操作。

    打开流的操作有三个函数：

FILE* fopen(const char* filename,const char* type);FILE* freopen(const char* pathname,const char* type,FILE* fp);FILE* fdopen(int filedes,const char* type);

如果函数执行成功，则返回文件指针，否则返回空指针NULL。type用来指定文件的打开方式，它的选择有r,w,a,rb,wb,ab,r+,w+,a+。第二个函数是在一个特定的流上打开一个文件，如果该流已经打开，则先将该流关闭。此函数一般用于将指定的文件打开为一个预定义的流，如标准输入，标准输出和标准出错。在使用fopen函数创建一个文件时，没有办法指定新建文件的权限。在linux系统中规定，新建的文件的权限为S_IRUSR| S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH。

    使用fclose函数关闭一个流，它的函数原型如下：intfclose(FILE*fp);当关闭一个流时，会自动刷新输出缓存中的数据，丢弃输入缓存中的数据。如果缓存是自动分配的，则会自动释放缓存。

    一次从文件中读取一个字符的函数有getc，fgetc和getchar。getc和fgetc的功能是相同的，只不过getc是用宏来实现的，fgetc使用函数来实现的。所以说，getc的效率要比fgetc的效率高一些。而个getchar直接是从标准输入读取字符的。这三个函数的函数原型如下：

int getc(FILE* fp);int fgetc(FILE* fp);int getchar(void);

与之对应的三个输出函数分别是:

int putc(int c,FILE* fp);int fputc(int c,FILE* fp);int putchar(int c);

putchar直接输出到标准输出。ungetc可以将读出的字符重新送回到流中：

int ungetc(int c,FILE* fp);

    可以使用ferror和feof来检测在操作流的过程中是碰到了文件的末尾，还是发生了错误。可以使用clearerr函数来清除FILE中的error和eof标志。

    每次输入一行的IO操作有，gets和fgets，它们的函数原型如下：

char* gets(char* buf);char* fgets(char* buf,int n,FILE* fp);

gets函数直接从标准输入接收字符串，缓冲区buf的长度由stdio.h文件中的BUFFSIZ指定，用户不能指定缓冲区的大小。所以，当输入的字符足够长，就会越出buf的缓冲区，从而造成不可预测的后果，这个漏洞就曾经被人利用，造成1988年的因特网蠕虫病毒事件。所以gets函数是不建议使用的。与这两个函数相对应的输出函数是puts和fputs：

int puts(const char* str);int fputs(const char* str,FILE* fp);

puts将指定的字符串输出到标准输出，并且输出一个换行符。fread和fwrite函数用来对二进制文件进行操作，它一般用来向文件中写入（或从文件中读出）若干数目的结构体。

    对流的定位可以使用ftell和fseek以及fgetpos和fsetpos。格式化输出函数有三个：printf，fprintf和sprintf，对应的格式化输入函数有scanf，fscanf以及sscanf。在标准io库中提供了两个用于创建临时文件的函数tmpnam和tmpfile。