标准I/O

C标准库中提供了标准I/O库(简称stdio)，它实现了跨平台的用户缓冲解决方案。这个标准I/O库使用简单，功能强大

接下来主要讨论使用C标准库完成打开、关闭和读写操作。在应用中使用标准I/O还是直接使用系统调用，需要权衡应用的需求和行为

文件指针

标准I/O程序集并不是直接操作文件描述符。相反，他们通过唯一标识符，即文件指针来操作。在C标准库中，文件描述符和文件指针一一映射。文件指针是由指向类型定义FILE的指针表示

在标准I/O中，打开的文件成为“流”。流可以被打开用来读、写或者二者兼有

打开文件

文件通过fopen()打开以供读写操作：

#include <stdio.h>

FILE *fopen (const char *path, const char *mode);

该函数根据mode参数，按指定模式打开path所指向的文件，并给他关联上新的流

模式

参数mode描述如何打开指定文件，它可以是以下字串之一：

mode	description
r	以只读模式打开文件。流指针指向文件开始
r+	以读写模式打开文件。流指针指向文件开始
w	以只写模式打开文件。如果文件存在，文件会被清空，如不存在，就会被创建。流指针指向文件开始
w+	以读写模式打开文件。如果文件存在，文件会被清空，如不存在，就会被创建。流指针指向文件开始
a	以追加写模式打开文件。如果文件不存在，就会被创建。流指针指向文件尾。所有的写入都是追加到文件的末尾
a+	以追加读写模式打开文件。如果文件不存在，就会被创建。流指针指向文件尾。所有的写入都是追加到文件的末尾

举个例子：

FILE *stream;

stream = fopen ("test.txt","r");
if (!stream)
{
    /* error */
}

通过文件描述符打开流

fdopen()会把一个已经打开的文件描述符转换成流：

#include <stdio.h>

FILE *fdopen (int fd, const char *mode);

fdopen()的可能模式和fopen()相同，而且必须和初始打开文件描述符的模式匹配，可以指定模式w和w+，但是它们不会清空文件

文件描述符并没有被复制，而只是关联了一个新的流。关闭流也会关闭相应的文件描述符

关闭流

fclose()函数会关闭给定的流：

#include <stdio.h>

int fclose (FILE *stream);

再关闭前，所有缓冲但还没有写出的数据都会被写出。成功返回0，失败返回EOF并设置相应的errno值

关闭所有流

fcloseall()函数会关闭和当前进程关联的所有流，包括标准输入、标准输出和标准错误：

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>

int fcloseall (void);

在关闭前，所有的流都会被写出。这个函数始终返回0，它是Linux所特有的

从流中读数据

C标准库实现了多种从流中读数据的方法。本次主要记录最常用的三种：每次读取一个字节；每次读取一行以及读取二进制数据

每次读取一个字节

通常情况下，理想的I/O模式是每次读取一个字符。函数fgetc()可以用来从流中读取单个字符：

#include <stdio.h>

int fgetc (FILE *stream);

该函数从stream中读取一个字符，并把该字符强制类型转换成unsigned int返回。强制类型转换是为了能够表示文件结束或错误：在这两种情况下都会返回EOF。fgetc()的返回值必须确保存成int类型。

int c;
c = fgetc (stream);
if (c == EOF)
{
    /* error */
}
else
{
    printf ("c = %c\n",(char) c);
}

stream指向的流必须以可读模式打开

把字符放回到流中

标准输入输出提供了一个函数可以把字符放回到流中。当流读取的最后一个字符，如果不需要该字符的话，可以把它放回流中。

#include <stdio.h>

int ungetc (int c, FILE *stream);

成功返回c,失败返回EOF

每次读取一行

函数fgets()会从指定流中读取一个字符串：

#include <stdio.h>

char *fgets (char *str, int size, FILE *stream);

该函数从stream中读取size-1个字节的数据，并把结果保存到str中。读完最后一个字节后，缓冲区会写入空字符(\0)。当读到EOF或换行符时，会结束读。如果读到换行符，会把\n写入str中。

fgets()成功时，返回str，失败时，返回NULL

char buf[LINE_MAX];

if (!fgets (buf, LINE_MAX, stream))
{
    /* error */
}

读取任意字符串

通常，基于行的读取fgets()函数是很有用的。但是很多时候，它又会带来很多麻烦。比如不想要分隔符，或者想要自己设置分隔符，这时就需要用fgetc()来实现fgets()的功能了：

//读取n-1个字节到str中，然后追加一个\0字符
char *s;
int c;

s = str;
while (--n > 0 && (c = fgetc (stream)) != EOF)
{
    *s++ = c;
}

*s = '\0';

可以优化代码支持在任意分隔符d处停止读数据：

char *s;
int c;

s = str;
while (--n > 0 && (c = fgetc (stream)) != EOF && (*s++ = c) != d)
{
    ;
}

if (c == d)
{
    *--s = '\0';
}
else
{
    *s = '\0';
}

读二进制文件

很多时候，读取一个字符或一行是不够的，为了解决这个问题，标准I/O库提供了fread()函数：

#include <stdio.h>

size_t fread(void *buf, size_t size, size_t nr, FILE *stream);

调用fread()会从stream中读取nr项数据，每项size个字节，并将数据保存到buf所指向的缓冲区中。文件指针向前移动读出数据的字节数

返回读到的数据项的个数（注意：不是读入字节数！！！）。如果读取失败或文件结束，返回一个比nr小的数，不幸的是必须使用ferror()或feof()函数，才能判断是失败还是文件结束

向流中写数据

和读相同，本次也介绍三个最常用的写数据的方法：每次写一个字节，每次写一个字符串，和写二进制数据

写入单个字符

和fgetc()函数对应的是fputc():

#include <stdio.h>

int fputc (int c, FILE *stream);

fputc()函数将参数c所表示的字节(强制类型转换成unsigned char)写到指针stream所指向的流。成功返回c，否则，返回EOF，并设置相应的errno值

if (fputc ('p', stream) == EOF)
{
    /* error */
}

写入字符串

函数fputs()用于向指定流写入整个字符串：

#include <stdio.h>
int fputs (const char *str, FILE *stream);

fputs()函数会把str所指向的所有字符串都写入stream指向的流中，不会写入结束标记符。成功时返回非负整数；失败时，返回EOF

写入二进制数据

和fread()函数对应，标准I/O提供了fwrite()函数：

#include <stdio.h>

size_t fwrite (void *buf, size_t size, size_t nr, FILE *stream);

调用fwrite()会把buff所指向的nr个数据写入stream中，每个数据长为size

成功时返回写入的数据项个数，出错时，返回值小于nr

标准I/O例程

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    FILE *in, *out;
    struct pirate
    {
        char name[100];
        unsigned long booty;
        unsigned int beard_len;
    }p, blackbeard = { "Edward Teach", 950, 48};

    out = fopen ("./data", "w");
    if (!out)
    {
        perror ("fopen");
        return 1;
    }

    if (!fwrite (&blackbeard, sizeof(struct pirate), 1, out))
    {
        perror ("fwrite");
        fclose (out);
        return 1;
    }

    fclose (out);

    in = fopen ("./data", "r");
    if (!in)
    {
        perror ("fopen");
        return 1;
    }

    if (!fread (&p, sizeof(struct pirate), 1, in))
    {
        perror ("read");
        fclose (in);
        return 1;
    }

    fclose (in);

    printf ("name = \"%s\" booty = %lu beard_len = %u\n",
                    p.name,p.booty,p.beard_len);
    return 0;
}