标准IO的学习

2023-11-22 19:53:46

标准IO的学习

一、标准IO的概述：
标准IO和文件IO的执行流程的区别：
文件IO：直接调用内核提供的系统调用函数，头文件是：ubistd.h
标准IO：间接调用系统调用函数，头文件是：stdio.h
与文件IO类似，都是操作一些文件操作函数，主要区别在于标准IO是用来操作普通文件的。
Linux平台总共的文件类型有7种：
- 普通文件
b 块设备
c 表示的是字符设备
d 表示目录
l 表示链接文件
s 表示套接字文件
p 表示管道文件
二、标准IO的特性
2.1文件ID
标准IO的文件ID,（注意：文件IO的时候，open（）函数，返回值 int fd---表示文件的描述符），
文件流指针，它的表示方式为FILE *fd(不是NULL)。
标准IO的执行流程：
和文件IO操作流程基本一致。
第一步：先打开文件（获取文件的ID来识别相应的文件），接下来再对文件进行读写，最后关闭文件
（作用：移除文件的ID）。
补充特性：标准IO的类型也分为两种：第一种：特殊文件第二种：非特殊文件
第二步：程序运行的时候，特殊文件会自动打开（前三个，标准输入、标准输出、标准错误），
并自动分配文件流指针（FILE *fd）。非特殊文件，利用fopen()函数打开，系统自动分配一个文件流指针。
特殊文件的文件流指针含义：
第一个：标准输入文件流指针：stdin；
第二个：标准输出文件流指针：stdout
第三个：标准错误文件流指针：stderr
2.2缓冲区
与文件IO的主要区别，就体现在缓冲区上。
对于大多数的标准IO函数，它的读写过程都是具有缓冲区的，因此标准IO的读写函数要满足一定的条件才能进行输出。
根据缓冲区的条件给标准IO分为两大类;
第一类：行缓存函数（需要满足的条件？）
第一个：程序顺序执行结束的时候；
第二个：文件被关闭的时候---调用close函数
第三个：行缓存被填满的时候（超过1K---1024）
第四个：读写函数里面包含了“\n”
第二类：全缓存函数（需要满足的条件？）
第一个：程序顺序执行结束的时候；
第二个：文件被关闭的时候---调用close函数
第三个：行缓存被填满的时候（超过1K---1024）

//验证缓冲区文件
#include <stdio.h>
int main()
{
    char buff[]="sadjhfgdsklfgjw";
    write(1,buff,sizeof(buff));
    while(1);
}

//缓冲的条件
#include <stdio.h>
int main()
{
    char buff[]="dasrfdghf5344fd5sdfs";
    write(1,buff,sizeof(buff));
    printf("%s\r\n",buff);
    while(1);
}

现象：首先两个代码是相似的，都是通过显示后，加入while(1)，但是write()函数它能够正常显示，但是printf（）函数不能正常显示。
原因：首先write()函数是文件IO，不具备缓冲功能。然而，printf()函数，属于标准IO函数,具备缓存功能，所以缓冲功能函数正常执行需要满足条件。
第一个：行缓存和全缓存区别是什么？
全缓存：采用标准IO对缓存区进行操作。主要应用磁盘文件是利用全缓存的。
行缓存：主要是利用输入输出函数遇到换行符就进行行缓存。
三、标准IO的函数
头文件是：stdio.h
与文件IO对应的标准IO的5个函数：标准IO函数：fopen()、fclose()、fwrite()、fread（）、fseek（）
3.1fopen() 打开文件函数（可创建）
//标准IO的fopen()函数指针函数函数指针
原型：FILE *fopen(const char *pathname,const char* mode);
参数： const char *pathname 表示文件的路径（以字符串的形式进行表示）
const char* mode 表示打开文件的方式
打开方式进行解释：常用的r --->表示只读 O_RDONLY
W --->表示只写 O_WRONLY
w+ --->表示可读可写--可创建--可覆盖
r+ --->表示可读可写
a+ --->表示可读可写-可创建-可追加
返回值：成功：返回文件流指针
失败：返回NULL
功能：打开文件、可以创建文件
实例：实现可写-可创建-覆盖方式打开test.c
第一步：创建FILE *fp
第二步：fp=fopen("test.c","w+");

//实现文件的创建
#include <stdio.h>
#define FILENAME "a.c"
int main()
{
    FILE *fp;
    fp = fopen(FILENAME,"w+");
    if(fp == NULL)
    {
        printf("fopen erro\r\n");
        return -1;
    }
    printf("文件创建成功\r\n");
    fclose(fp);
    return 0;
}

3.2fclose() 关闭文件的函数
//标准关闭函数---fclose()
原型：int fclose(FILE *stream);
参数：FILE *stream --->表示文件流指针（一般fopen()函数的返回值）
返回值：成功返回0
失败返回-1
功能：关闭一个文件流指针
3.3 fwrite() 写文件函数
//标准文件中写函数---fwrite() API
原型：size_t fwrite(const void* ptr,size_t size,size_t nmemb,FILE* stream);
参数：const void *ptr ---> 缓存空间的地址//指向要发送数据的位置
size_t size ---> 表示每块数据的长度（一般情况下设置为1）
size_t nmemb --->表示数据块的个数
FILE* stream --->表示文件流指针
返回值：返回实际写到的数据个数
功能：从ptr执行的缓存空间读取nmemb块的数据，每块数据的大小size，（注意：待写入数据的长度为nmemb*size单位字节）
然后将这些数据写入到对应的stream中。
应用实例：
功能：实现字符串显示到屏幕上。
char buf[]="hello linux";
fwrite(buf,1,sizeof(buf),stdout);
3.4 fread() 读文件函数
//标准IO函数读函数---fread()函数
原型：size_t fread(void *ptr,size_t size,size_t nmemb,FILE* stream);
参数：void *ptr --->表示缓存空间的地址 //保存这个地方
size_t size ---> 表示每块数据的长度（一般情况下设置为1）
size_t nmemb --->表示数据块的个数
FILE* stream --->表示文件流指针
返回值：返回实际读取到的数据长度
功能：从stream对应的文件中读取nmemb块数据，每块数据的大小为size，最后将读取到的内容写入到ptr指向的缓存空间里
应用实例：
功能：从键盘上获取数据
char buf[64];
fread(buf,1,sizeof(buf),stdin);
补充：可以利用stdin或者stdout进行标准输入和输出
3.5fseek() 调整文件读写位置
//标准文件中调整位置函数---fseek()调整文件一个读写位置函数
原型： int fseek(FILE* stream,long offset, int whence);
参数：FILE *stream --->表示文件流指针
long offset --->表示相对偏移量
int whence --->表示偏移基点---注意可以填写的参数有 SEEK_SET|SEEK_CUR|SEEK_END
返回值：成功返回0
失败返回-1
功能：重新调整文件的读写位置
注意：和之前用文件IO时候的lseek函数是不同的！，不能直接计算文件的大小，需要利用ftell()函数，返回当前读写位置值

//用fseek函数实现文件的大小的计算
#include <stdio.h>
int main()
{
    char filename[] = "./a.c";
    int fd_len;
    FILE* fp;
    fp = fopen(filename,"r");
    fseek(fp,0,SEEK_END);
    fd_len = ftell(fp);
    printf("size:%d\r\n",fd_len);
    fclose(fp);
    return 0;
}

注意：
第一个问题：路径上的问题，需要还是用./ --》表示当前路径下
第二个问题：使用fopen函数的时候，第一个参数filename不能加引号。
四、标准IO里面的其他函数：
scanf()/printf()   fscanf()/fprintf()   getchar()/putchar()   fgetc()/fputc()
gets()/puts()   fgets()/fputs()   fflush()/feof()
4.1fscanf()
//标准IO中的fscanf()函数
原型：int fscanf(FILE* stream，const char *format,str...)；
参数：FILE* stream ----》表示文件流指针
const char *format -->和学习scanf的输入格式是一致的&
返回值：成功，返回有效输入字符的个数
失败，返回-1
功能：从文件中获取数据写入到对应的缓存空间里面。
注意：通过fscanf()函数获取字符串时候，空格将被视为分割对应的字符串。
4.2 fprintf()
//fprintf()
原型：int fpritf(FILE *stream,const char *format,...);
参数：FILE *stream --->文件流指针
const char *format ---》和学习printf的输出格式是一样的
返回值：成功，返回输出的字符个数。
失败，返回负数
功能：将缓存空间的内容写入到对应的文件中。
4.3 fgetc()
//fgetc()
原型：int fgetc(FILE *stream)
参数：FILE *stream ---》文件流指针
返回值：成功的话，返回读取到的字符
失败的话，返回EOF
功能：从文件中获取一个字符。
4.4 fputc()
//fputc() 标准IO中的一个输出函数
原型：int fputc(int c,FILE* stream);
参数：int c ---->表示待写入字符的个数。
FILE* stream ---->文件流指针
返回值：成功的时候，返回一个非负值。
功能：将指定的字符写入到对应的文件流中。
4.5 fgets()
//标准IO中的---fgets()函数
原型：char *fget(char *s,int size,FILE* stream);
参数：int size --->表示最多读取的字符个数
FILE* stream --->文件流指针
功能：fgets（）从stream所指向的文件内部读取字符并存到s所指向的内存空间中。
4.6 fputs()
//标准IO中---fputs()函数
原型：int fputs(const char *s,FILE* stream);
返回值：如果成功的话返回写入的字符的个数。
失败的话返回EOF
功能：将参数s指向的字符串，写入到指定的文件中。
4.7 feof() 查看文件读写位置是否达到文件末尾
//feof() 查看文件读写位置是否达到了文件的末尾
原型：int feof(FILE* stream);
返回值：如果读写位置达到了文件的末尾，则返回非0 if(a!=0)
如果读写位置没有达到文件的末尾，则返回0
功能：读写文件的位置是否达到文件的末尾。
应用实例：
while(feof(fp) == 0)
{
   rd_len = fread(buf,1,sizeof(buf),fp);
   fwrite(buf,1,rd_len,stdout);
}
4.8 fflush() 更新缓冲区函数
//fflush()函数---作用就是更新缓冲区
原型：int fflush(FILE* stream);
参数： FILE* stream ---->文件流指针
返回值：成功返回0
失败的话返回NULL
功能：fflush()函数将缓存区的数据写回到stream文件中
五、标准IO和文件IO的区别
不同特带包含哪些？
第一个：使用的平台时不同的文件IO适用于UNIX平台标准IO适用于标准的C平台
第二个：操作对象不同文件IO能够操作任何文件标准IO主要用于操作普通文件
第三个：文件的ID不同文件IO的文件描述符是int fd 标准IO里面用的文件流指针FILE *fp
第四个：缓冲区文件IO没有缓冲区标准IO是有缓冲区
第五个：读写效率不同文件IO读写较低标准IO读写效率较高
5.1函数库的概述
函数库是在程序运行的时候才生效。
函数库文件包括哪些？第一个：静态库文件第二个：动态库文件
通过静态库编写可执行文件，该文件具有运行所需要的所有数据，一般不需要安装，直接调用就可以使用。
XCOM。当相于串口助手
通过动态库编写可执行文件，该文件不具备独立运行的能力，需要安装才能运行。例如：QQ，浏览器。
5.2静态库的制作
第一步：建立一个静态库的源文件a.c ，编写需要的函数
第二步：将源文件编译生成目标文件a.c a.o
gcc a.c –o a.o
第三步：生成静态库文件
ar –cr libtest.a a.o
-c :代表创建的意思
-r :replace 代替的意思
第四步：建立一个源文件生成一个程序----加上静态库一起编译
gcc a.c –L –ltest –o main
5.3 动态库的制作
第一步：建立一个原文件a.c
第二步：将源文件编译成目标文件
gcc a.c –o a.o
第三步：生成动态库
gcc –fpic –shared a.c –o libadd.so
第四步：加上动态库一起编译生成可执行文件
gcc a.c libadd.so –o main
注意事项：
第五步：建议把动态库liabadd.so 放到/lib文件夹内 ----怎么做？ sudo cp libadd.so /lib/
代码：

//利用标准IO函数，实现读写过程
#include <stdio.h>
#define FILENAME "a.c"
#define BUFFSIZE 256
int main()
{
    FILE* fp;
    char str1[BUFFSIZE] = "sdfgfghjgfdsadsaertrtyhfdsasdfdsfghf";
    char str2[BUFFSIZE] = {0};
    fp = fopen(FILENAME,"w+");
    if(fp == NULL)
    {
        printf("fopen erro\r\n");
        return -1;
    }
    fwrite(str1,1,BUFFSIZE,fp);
    fseek(fp,0,SEEK_SET);
    fread(str2,1,BUFFSIZE,fp);
    printf("%s\r\n",str2);
    fclose(fp);
    return 0;
}

//2.实现通过fscanf()函数实现两次输出
#include <stdio.h>
#define FILENAME "a.c"
int main()
{
    FILE* fp;
    char str[128];
    fp = fopen(FILENAME,"w+");
    fprintf(fp,"hello world cyy");
    fseek(fp,0,SEEK_SET);
    fscanf(fp,"%s",str);
    printf("str1:%s\r\n",str);
    fscanf(fp,"%s",str);
    printf("str2:%s\r\n",str);
    fscanf(fp,"%s",str);
    printf("str3:%s\r\n",str);
    fclose(fp);
    return 0;
}

//实现标准的输入和输出
#include <stdio.h>
int main()
{
    FILE* fp;
    char str[256];
    printf("str:%p\r\n",str);
    fgets(str,sizeof(str),stdin);
    fputs(str,stdout);
}

//实现字符串的长度计算
#include <stdio.h>
#define FILENAME "a.c"
int main()
{
    FILE* fp;
    char str;
    fp = fopen(FILENAME,"w+");
    if(fp == NULL)
    {
        printf("fopen is failure\r\n");
        return -1;
    }
    while(!feof(fp))
    {
        str = fgetc(fp);
        fputc(str,stdout);
    }
    printf("size:%ld\r\n",ftell(fp));
    fclose(fp);
    return 0;
}

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