Linux 系統(tǒng)應(yīng)用編程之標(biāo)準(zhǔn)I/O詳解

　　本章前面幾節(jié)所述的文件及I/O讀寫都是基于文件描述符的。這些都是基本的I/O控制，是不帶緩存的。而本節(jié)所要討論的I/O操作都是基于流緩沖的，它是符合ANSI C的標(biāo)準(zhǔn)I/O處理，這里有很多函數(shù)讀者已經(jīng)非常熟悉了（如printf（）、scantf（）函數(shù)等），因此本節(jié)中僅簡(jiǎn)要介紹最主要的函數(shù)。
　　前面講述的系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)直接提供的函數(shù)接口。因?yàn)檫\(yùn)行系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，Linux必須從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)的請(qǐng)求，然后再返回到用戶態(tài)，所以應(yīng)該盡量減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)，從而提高程序的效率。
　　標(biāo)準(zhǔn)I/O提供流緩沖的目的是盡可能減少使用read（）和write（）等系統(tǒng)調(diào)用的數(shù)量。標(biāo)準(zhǔn)I/O提供了3種類型的緩沖存儲(chǔ)。
　　n 全緩沖：在這種情況下，當(dāng)填滿標(biāo)準(zhǔn)I/O緩存后才進(jìn)行實(shí)際I/O操作。存放在磁盤上的文件通常是由標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)實(shí)施全緩沖的。在一個(gè)流上執(zhí)行第一次I/O操作時(shí)，通常調(diào)用malloc（）就是使用全緩沖。
　　n 行緩沖：在這種情況下，當(dāng)在輸入和輸出中遇到行結(jié)束符時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)執(zhí)行I/O操作。這允許我們一次輸出一個(gè)字符（如fputc（）函數(shù)），但只有寫了一行之后才進(jìn)行實(shí)際I/O操作。標(biāo)準(zhǔn)輸入和標(biāo)準(zhǔn)輸出就是使用行緩沖的典型例子。
　　n 不帶緩沖：標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)不對(duì)字符進(jìn)行緩沖。如果用標(biāo)準(zhǔn)I/O函數(shù)寫若干字符到不帶緩沖的流中，則相當(dāng)于用系統(tǒng)調(diào)用write（）函數(shù)將這些字符全寫到被打開的文件上。標(biāo)準(zhǔn)出錯(cuò)stderr通常是不帶緩存的，這就使得出錯(cuò)信息可以盡快顯示出來，而不管它們是否含有一個(gè)行結(jié)束符。
　　在下面討論具體函數(shù)時(shí)，請(qǐng)讀者注意區(qū)分以上的三種不同情況。
　　6.5.1 基本操作
　　1．打開文件
　?。?）函數(shù)說明。
　　打開文件有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，分別為：fopen（）、fdopen（）和freopen（）。它們可以以不同的模式打開，但都返回一個(gè)指向FILE的指針，該指針指向?qū)?yīng)的I/O流。此后，對(duì)文件的讀寫都是通過這個(gè)FILE指針來進(jìn)行。其中fopen（）可以指定打開文件的路徑和模式，fdopen（）可以指定打開的文件描述符和模式，而freopen（）除可指定打開的文件、模式外，還可指定特定的I/O流。
　?。?）函數(shù)格式定義。
　　fopen（）函數(shù)格式如表6.14所示。
　　表6.14 fopen（）函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)
　　所需頭文件#include 《stdio.h》
　　函數(shù)原型FILE * fopen（const char * path， const char * mode）
　　函數(shù)傳入值Path：包含要打開的文件路徑及文件名
　　mode：文件打開狀態(tài)（后面會(huì)具體說明）
　　函數(shù)返回值成功：指向FILE的指針
　　失?。篘ULL
　　其中，mode類似于open（）函數(shù)中的flag，可以定義打開文件的訪問權(quán)限等，表6.15說明了fopen（）中mode的各種取值。
　　表6.15 mode取值說明
　　r或rb打開只讀文件，該文件必須存在
　　r＋或r＋b打開可讀寫的文件，該文件必須存在
　　W或wb打開只寫文件，若文件存在則文件長(zhǎng)度清為0，即會(huì)擦寫文件以前的內(nèi)容。若文件不存在則建立該文件
　　w+或w＋b打開可讀寫文件，若文件存在則文件長(zhǎng)度清為0，即會(huì)擦寫文件以前的內(nèi)容。若文件不存在則建立該文件
　　a或ab以附加的方式打開只寫文件。若文件不存在，則會(huì)建立該文件；如果文件存在，寫入的數(shù)據(jù)會(huì)被加到文件尾，即文件原先的內(nèi)容會(huì)被保留
　　a+或a＋b以附加方式打開可讀寫的文件。若文件不存在，則會(huì)建立該文件；如果文件存在，寫入的數(shù)據(jù)會(huì)被加到文件尾后，即文件原先的內(nèi)容會(huì)被保留
　　注意在每個(gè)選項(xiàng)中加入b字符用來告訴函數(shù)庫(kù)打開的文件為二進(jìn)制文件，而非純文本文件。不過在Linux系統(tǒng)中會(huì)自動(dòng)識(shí)別不同類型的文件而將此符號(hào)忽略。
　　fdopen（）函數(shù)格式如表6.16所示。
　　表6.16 fdopen（）函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)
　　所需頭文件#include 《stdio.h》
　　函數(shù)原型FILE * fdopen（int fd， const char * mode）
　　函數(shù)傳入值fd：要打開的文件描述符
　　mode：文件打開狀態(tài)（后面會(huì)具體說明）
　　函數(shù)返回值成功：指向FILE的指針
　　失敗：NULL
　　freopen（）函數(shù)格式如表6.17所示。
　　表6.17 freopen（）函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)
　　所需頭文件#include 《stdio.h》
　　函數(shù)原型FILE * freopen（const char *path， const char * mode， FILE * stream）
　　函數(shù)傳入值path：包含要打開的文件路徑及文件名
　　mode：文件打開狀態(tài)（后面會(huì)具體說明）
　　stream：已打開的文件指針
　　函數(shù)返回值成功：指向FILE的指針
　　失敗：NULL
　　2．關(guān)閉文件
　?。?）函數(shù)說明。
　　關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)流文件的函數(shù)為fclose（），該函數(shù)將緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)全部寫入到文件中，并釋放系統(tǒng)所提供的文件資源。
　?。?）函數(shù)格式說明。
　　fclose（）函數(shù)格式如表6.18所示。
　　表6.18 fclose（）函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)
　　所需頭文件#include 《stdio.h》
　　函數(shù)原型int fclose（FILE * stream）
　　函數(shù)傳入值stream：已打開的文件指針
　　函數(shù)返回值成功：0
　　失?。篍OF
　　3．讀文件
　　（1）fread（）函數(shù)說明。
　　在文件流被打開之后，可對(duì)文件流進(jìn)行讀寫等操作，其中讀操作的函數(shù)為fread（）。
　?。?）fread（）函數(shù)格式。
　　fread（）函數(shù)格式如表6.19所示。
　　表6.19 fread（）函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)
　　所需頭文件#include 《stdio.h》
　　函數(shù)原型size_t fread（void * ptr，size_t size，size_t nmemb，F(xiàn)ILE * stream）
　　函數(shù)傳入值ptr：存放讀入記錄的緩沖區(qū)
　　size：讀取的記錄大小
　　nmemb：讀取的記錄數(shù)
　　stream：要讀取的文件流
　　函數(shù)返回值成功：返回實(shí)際讀取到的nmemb數(shù)目
　　失?。篍OF
　　4．寫文件
　?。?）fwrite（）函數(shù)說明。
　　fwrite（）函數(shù)用于對(duì)指定的文件流進(jìn)行寫操作。
　?。?）fwrite（）函數(shù)格式。
　　fwrite（）函數(shù)格式如表6.20所示。
　　表6.20 fwrite（）函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)
　　所需頭文件#include 《stdio.h》
　　函數(shù)原型size_t fwrite（const void * ptr，size_t size， size_t nmemb， FILE * stream）
　　續(xù)表
　　函數(shù)傳入值ptr：存放寫入記錄的緩沖區(qū)
　　size：寫入的記錄大小
　　nmemb：寫入的記錄數(shù)
　　stream：要寫入的文件流
　　函數(shù)返回值成功：返回實(shí)際寫入的記錄數(shù)目
　　失?。篍OF