Linux应用开发：标准IO库（上）

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linux应用开发：标准IO库（上）

一、标准IO库简介

二、流和 FILE 对象

三、标准输入、输出、错误

四、标准 I/O 库函数操作文件

4.1 打开关闭文件

4.2 读文件

4.3 写文件

4.4 定位文件

Linux应用开发：标准IO库（上）

一、标准IO库简介

标准 I/O 库是标准 C 库中用于文件 I/O 操作（读、写文件等操作）相关的一系列库函数的集合，通常标准 I/O 库函数相关的函数定义都在 头文件中

标准 I/O 库函数 本质上就是构建于文件 I/O（open()、read()、write()、lseek()、close()等）这些系统调用之上，对这些系统调用进行了封装

标准 I/O 和文件 I/O 的区别：

标准 I/O 是标准 C 库函数，而文件 I/O 则是 Linux 系统调用

标准 I/O 内部实际上是调用文件 I/O 来完成实际操作的

标准 I/O 相比于文件 I/O 具有更好的可移植性，系统调用对不不同版本系统可能不同，但标准 I/O 一般都是统一封装，更加规范，容易移植

标准 I/O 库在用户空间维护了自己的 stdio 缓冲区，所以 标准 I/O 是带有缓存的，而 文件 I/O 在用户空间是不带有缓存的，所以在性能、效率上，标准 I/O 要优于文件 I/O

二、流和 FILE 对象

在系统调用中，所有文件 I/O 函数（open()、read()、write()、lseek()等）都是围绕文件描述符进行的，而对于标准 I/O 库函数来说，它们的操作是 围绕 FILE 指针进行的；

在使用标准 I/O 库函数打开或创建一个文件时，会返回一个指向 FILE 类型对象的指针（FILE *），标准 I/O 的所有文件操作都是围绕这个指针进行；

FILE 是一个结构体，包含了标准 I/O 库函数为管理文件所需要的所有信息，包括用于系统调用的文件描述符、指向文件缓冲区的指针、缓冲区的长度、当前缓冲区中的字节数以及出错标志等。FILE 数据结构定义在标准 I/O 库函数头文件 stdio.h 中

三、标准输入、输出、错误

标准输入：

标准输入设备指的就是计算机系统的标准的输入设备，通常指的是计算机所连接的键盘

标准输出：

标准输出设备指的是计算机系统中用于输出标准信息的设备，通常指的是计算机所连接的显示器

标准错误：

标准错误设备则指的是计算机系统中用于显示错误信息的设备，通常也指的是显示器设备

用户通过标准输入设备与系统进行交互，进程将从标准输入（stdin）文件中得到输入数据，将正常输出数据（譬如程序中 printf 打印输出的字符串）输出到标准输出（stdout）文件，而将错误信息（譬如函数调用报错打印的信息）输出到标准错误（stderr）文件

所以标准输入、输出、错误都是围绕文件的操作，所以每个进程启动之后都会默认打开标准输入、标准输出以及标准错误，得到三个文件描述符，即 0、1、2，其中 0 代表标准输入、1 代表标准输出、2 代表标准错误

应用编程中 可以使用宏 STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO 和 STDERR_FILENO 分别代表 0、1、2，宏定义在 unistd.h 头文件

/* Standard file descriptors. */ #define STDIN_FILENO 0 /* Standard input. */ #define STDOUT_FILENO1 /* Standard output. */ #define STDERR_FILENO 2 /* Standard error output. */

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以上的是文件描述符，在标准 I/O 中如果要对这三个文件进行操作，则要对 FILE 对象进行操作，在 unistd.h 头文件中定义如下：

/* Standard streams. */ extern struct _IO_FILE *stdin; /* Standard input stream. */ extern struct _IO_FILE *stdout; /* Standard output stream. */ extern struct _IO_FILE *stderr; /* Standard error output stream. */ /* C89/C99 say they're macros. Make them happy. */ #define stdin stdin #define stdout stdout #define stderr stderr

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struct _IO_FILE 结构体就是 FILE 结构体，只不过用 typedef 进行了重命名

所以在标准 I/O 中，stdin、stdout、stderr 来表示标准输入、标准输出和标准错误

四、标准 I/O 库函数操作文件

4.1 打开关闭文件

标准 I/O 中，使用库函数 fopen() 打开或创建文件，函数原型如下：

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

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使时需要包含头文件 stdio.h

函数参数和返回值含义：

参数 mode 补充：

打开的文件通过 fclose() 进行关闭，关闭函数原型如下：

#include int fclose(FILE *stream);

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参数 stream 为文件流指针，调用成功返回 0；失败将返回 EOF（也就是-1），并且会设置 errno 来指示错误原因

4.2 读文件

使用 fread() 对文件进行读操作，函数原型如下：

#include size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

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参数和返回值含义：

4.3 写文件

fwrite() 库函数进行写操作，函数原型如下：

#include size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

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参数和返回值含义：

4.4 定位文件

库函数 fseek() 用于设置文件读写位置偏移量，和 lseek() 功能相同，但 lseek() 用于文件 I/O，而库函数 fseek() 则用于标准 I/O，函数原型：

#include int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

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函数参数和返回值含义

库函数 ftell() 可用于获取文件当前的读写位置偏移量，函数原型如下：

#include long ftell(FILE *stream);

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参数 stream 指向对应的文件，函数 调用成功将返回当前读写位置偏移量；调用失败将返回-1，并会设置 errno 以指示错误原因

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