Linux 系统应用编程之标准I/O详解

　　本章前面几节所述的文件及I/O读写都是基于文件描述符的。这些都是基本的I/O控制，是不带缓存的。而本节所要讨论的I/O操作都是基于流缓冲的，它是符合ANSI C的标准I/O处理，这里有很多函数读者已经非常熟悉了（如printf（）、scantf（）函数等），因此本节中仅简要介绍最主要的函数。
　　前面讲述的系统调用是操作系统直接提供的函数接口。因为运行系统调用时，Linux必须从用户态切换到内核态，执行相应的请求，然后再返回到用户态，所以应该尽量减少系统调用的次数，从而提高程序的效率。
　　标准I/O提供流缓冲的目的是尽可能减少使用read（）和write（）等系统调用的数量。标准I/O提供了3种类型的缓冲存储。
　　n 全缓冲：在这种情况下，当填满标准I/O缓存后才进行实际I/O操作。存放在磁盘上的文件通常是由标准I/O库实施全缓冲的。在一个流上执行第一次I/O操作时，通常调用malloc（）就是使用全缓冲。
　　n 行缓冲：在这种情况下，当在输入和输出中遇到行结束符时，标准I/O库执行I/O操作。这允许我们一次输出一个字符（如fputc（）函数），但只有写了一行之后才进行实际I/O操作。标准输入和标准输出就是使用行缓冲的典型例子。
　　n 不带缓冲：标准I/O库不对字符进行缓冲。如果用标准I/O函数写若干字符到不带缓冲的流中，则相当于用系统调用write（）函数将这些字符全写到被打开的文件上。标准出错stderr通常是不带缓存的，这就使得出错信息可以尽快显示出来，而不管它们是否含有一个行结束符。
　　在下面讨论具体函数时，请读者注意区分以上的三种不同情况。
　　6.5.1 基本操作
　　1．打开文件
　　（1）函数说明。
　　打开文件有三个标准函数，分别为：fopen（）、fdopen（）和freopen（）。它们可以以不同的模式打开，但都返回一个指向FILE的指针，该指针指向对应的I/O流。此后，对文件的读写都是通过这个FILE指针来进行。其中fopen（）可以指定打开文件的路径和模式，fdopen（）可以指定打开的文件描述符和模式，而freopen（）除可指定打开的文件、模式外，还可指定特定的I/O流。
　　（2）函数格式定义。
　　fopen（）函数格式如表6.14所示。
　　表6.14 fopen（）函数语法要点
　　所需头文件#include 《stdio.h》
　　函数原型FILE * fopen（const char * path， const char * mode）
　　函数传入值Path：包含要打开的文件路径及文件名
　　mode：文件打开状态（后面会具体说明）
　　函数返回值成功：指向FILE的指针
　　失败：NULL
　　其中，mode类似于open（）函数中的flag，可以定义打开文件的访问权限等，表6.15说明了fopen（）中mode的各种取值。
　　表6.15 mode取值说明
　　r或rb打开只读文件，该文件必须存在
　　r＋或r＋b打开可读写的文件，该文件必须存在
　　W或wb打开只写文件，若文件存在则文件长度清为0，即会擦写文件以前的内容。若文件不存在则建立该文件
　　w+或w＋b打开可读写文件，若文件存在则文件长度清为0，即会擦写文件以前的内容。若文件不存在则建立该文件
　　a或ab以附加的方式打开只写文件。若文件不存在，则会建立该文件；如果文件存在，写入的数据会被加到文件尾，即文件原先的内容会被保留
　　a+或a＋b以附加方式打开可读写的文件。若文件不存在，则会建立该文件；如果文件存在，写入的数据会被加到文件尾后，即文件原先的内容会被保留
　　注意在每个选项中加入b字符用来告诉函数库打开的文件为二进制文件，而非纯文本文件。不过在Linux系统中会自动识别不同类型的文件而将此符号忽略。
　　fdopen（）函数格式如表6.16所示。
　　表6.16 fdopen（）函数语法要点
　　所需头文件#include 《stdio.h》
　　函数原型FILE * fdopen（int fd， const char * mode）
　　函数传入值fd：要打开的文件描述符
　　mode：文件打开状态（后面会具体说明）
　　函数返回值成功：指向FILE的指针
　　失败：NULL
　　freopen（）函数格式如表6.17所示。
　　表6.17 freopen（）函数语法要点
　　所需头文件#include 《stdio.h》
　　函数原型FILE * freopen（const char *path， const char * mode， FILE * stream）
　　函数传入值path：包含要打开的文件路径及文件名
　　mode：文件打开状态（后面会具体说明）
　　stream：已打开的文件指针
　　函数返回值成功：指向FILE的指针
　　失败：NULL
　　2．关闭文件
　　（1）函数说明。
　　关闭标准流文件的函数为fclose（），该函数将缓冲区内的数据全部写入到文件中，并释放系统所提供的文件资源。
　　（2）函数格式说明。
　　fclose（）函数格式如表6.18所示。
　　表6.18 fclose（）函数语法要点
　　所需头文件#include 《stdio.h》
　　函数原型int fclose（FILE * stream）
　　函数传入值stream：已打开的文件指针
　　函数返回值成功：0
　　失败：EOF
　　3．读文件
　　（1）fread（）函数说明。
　　在文件流被打开之后，可对文件流进行读写等操作，其中读操作的函数为fread（）。
　　（2）fread（）函数格式。
　　fread（）函数格式如表6.19所示。
　　表6.19 fread（）函数语法要点
　　所需头文件#include 《stdio.h》
　　函数原型size_t fread（void * ptr，size_t size，size_t nmemb，FILE * stream）
　　函数传入值ptr：存放读入记录的缓冲区
　　size：读取的记录大小
　　nmemb：读取的记录数
　　stream：要读取的文件流
　　函数返回值成功：返回实际读取到的nmemb数目
　　失败：EOF
　　4．写文件
　　（1）fwrite（）函数说明。
　　fwrite（）函数用于对指定的文件流进行写操作。
　　（2）fwrite（）函数格式。
　　fwrite（）函数格式如表6.20所示。
　　表6.20 fwrite（）函数语法要点
　　所需头文件#include 《stdio.h》
　　函数原型size_t fwrite（const void * ptr，size_t size， size_t nmemb， FILE * stream）
　　续表
　　函数传入值ptr：存放写入记录的缓冲区
　　size：写入的记录大小
　　nmemb：写入的记录数
　　stream：要写入的文件流
　　函数返回值成功：返回实际写入的记录数目
　　失败：EOF