第10章-標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫(kù)

1、1第十章第十章 標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫(kù) 2關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)庫(kù)3主要內(nèi)容主要內(nèi)容 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)I/O的基本概念的基本概念 流流 緩存緩存 標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出及標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出及標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出 使用標(biāo)準(zhǔn)使用標(biāo)準(zhǔn)I/O進(jìn)行文件操作進(jìn)行文件操作 流文件的開關(guān)方式流文件的開關(guān)方式 單字符方式讀寫單字符方式讀寫 行方式讀寫行方式讀寫 二進(jìn)制方式讀寫二進(jìn)制方式讀寫 格式化輸入格式化輸入/輸出輸出4引入引入 Linux系統(tǒng)下的文件操作有兩種方式：系統(tǒng)下的文件操作有兩種方式：直接調(diào)用文件操作的系統(tǒng)調(diào)用（直接調(diào)用文件操作的系統(tǒng)調(diào)用（API方式）方式）標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出方式（標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出方式（標(biāo)

2、準(zhǔn)I/O） 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)是于庫(kù)是于1975年左右編寫完成的，是用于處理流和文件的一年左右編寫完成的，是用于處理流和文件的一個(gè)庫(kù)個(gè)庫(kù). 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)可以在很多操作系統(tǒng)下移植。庫(kù)可以在很多操作系統(tǒng)下移植。 基本基本I/O是針對(duì)文件描述符的，而標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)文件描述符的，而標(biāo)準(zhǔn)I/O是基于流的。是基于流的。 當(dāng)通過標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)通過標(biāo)準(zhǔn)I/O打開或者創(chuàng)建文件的時(shí)候，系統(tǒng)使用一個(gè)流和文件打開或者創(chuàng)建文件的時(shí)候，系統(tǒng)使用一個(gè)流和文件相關(guān)聯(lián)。相關(guān)聯(lián)。 在在Unix&Linux環(huán)境中，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中，標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)是建立在基本庫(kù)是建立在基本I/O基礎(chǔ)之上的。基礎(chǔ)之上的。5流流 使用標(biāo)準(zhǔn)使用標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)訪問文件時(shí)，需要

3、首先打開文件。庫(kù)訪問文件時(shí)，需要首先打開文件。 打開文件成功后，系統(tǒng)內(nèi)核將返回流（打開文件成功后，系統(tǒng)內(nèi)核將返回流（stream）數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。所有對(duì)該文件的后續(xù)操作都將針對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行。所有對(duì)該文件的后續(xù)操作都將針對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行。實(shí)際上流結(jié)構(gòu)是一個(gè)指向?qū)嶋H上流結(jié)構(gòu)是一個(gè)指向FILE結(jié)構(gòu)的指針。結(jié)構(gòu)的指針。FILE結(jié)構(gòu)流文件描述符緩存指針緩存區(qū)Inode結(jié)構(gòu)6緩存緩存 標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出方式（標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出方式（標(biāo)準(zhǔn)I/O）與直接調(diào)用文件）與直接調(diào)用文件操作的系統(tǒng)調(diào)用（操作的系統(tǒng)調(diào)用（API方式）的區(qū)別：方式）的區(qū)別：標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)I/O帶緩存帶緩存文件操作無(wú)緩存文件操作無(wú)緩存 緩存的含

4、義：在對(duì)文件進(jìn)行緩存的含義：在對(duì)文件進(jìn)行I/O操作時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)操作時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫并不直接對(duì)文件系統(tǒng)，而是對(duì)緩存進(jìn)行。的讀寫并不直接對(duì)文件系統(tǒng)，而是對(duì)緩存進(jìn)行。當(dāng)緩存空間滿時(shí)，由系統(tǒng)根據(jù)緩存內(nèi)容刷新到文當(dāng)緩存空間滿時(shí)，由系統(tǒng)根據(jù)緩存內(nèi)容刷新到文件系統(tǒng)。件系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：降低調(diào)用文件操作的頻率。優(yōu)點(diǎn)：降低調(diào)用文件操作的頻率。7緩存緩存 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)提供的緩存方式有庫(kù)提供的緩存方式有3種：種： 全緩存（緩存填滿，則向文件系統(tǒng)刷新）全緩存（緩存填滿，則向文件系統(tǒng)刷新） 行緩存（遇換行符，則向文件系統(tǒng)刷新）行緩存（遇換行符，則向文件系統(tǒng)刷新） 不緩存不緩存 緩存在第一次調(diào)用緩存在第一次調(diào)用I/O庫(kù)時(shí)，由

5、系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用庫(kù)時(shí)，由系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用malloc分分配。配。8緩存舉例緩存舉例 例：分別向標(biāo)準(zhǔn)輸出（例：分別向標(biāo)準(zhǔn)輸出（stdout）和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤）和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤(stderr)輸輸出信息，比較行緩存和不緩存的區(qū)別。出信息，比較行緩存和不緩存的區(qū)別。9緩存舉例緩存舉例 分析：標(biāo)準(zhǔn)輸出采用行緩存，由于未輸出換行符，所以分析：標(biāo)準(zhǔn)輸出采用行緩存，由于未輸出換行符，所以本條消息不會(huì)立即顯示；標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出是不緩存的，所本條消息不會(huì)立即顯示；標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出是不緩存的，所以立刻輸出。以立刻輸出。 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)提供改變緩存方式的函數(shù)：庫(kù)提供改變緩存方式的函數(shù)： Setbuf() Setbuffer() Setlin

6、ebuf() 以上函數(shù)的聲明位于頭文件以上函數(shù)的聲明位于頭文件中中10改變流的緩存方式改變流的緩存方式 #include void setbuf(FILE *stream,char *buf) void setbuffer(FILE *stream,char *buf,size _t size) void setlinebuf(FILE *stream) setbuf函數(shù)：設(shè)置某個(gè)流對(duì)象的緩存區(qū)為函數(shù)：設(shè)置某個(gè)流對(duì)象的緩存區(qū)為BUFSIZ。buf若為若為NULL，則表示設(shè)置流為無(wú)緩沖模式。，則表示設(shè)置流為無(wú)緩沖模式。 setlinebuf函數(shù)：設(shè)置某函數(shù)：設(shè)置某個(gè)流對(duì)象為行緩存模式。個(gè)流對(duì)象為

7、行緩存模式。 setbuffer函數(shù)：設(shè)置某個(gè)流對(duì)象的緩存區(qū)為指定值。函數(shù)：設(shè)置某個(gè)流對(duì)象的緩存區(qū)為指定值。 參數(shù)說明：參數(shù)說明： stream：流對(duì)象：流對(duì)象 buf：自定義緩存區(qū)指針：自定義緩存區(qū)指針 size：緩存區(qū)：緩存區(qū)大小大小BUFSIZ是一個(gè)全局的常量 11緩存舉例緩存舉例 例：分別向標(biāo)準(zhǔn)輸出（例：分別向標(biāo)準(zhǔn)輸出（stdout）和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤）和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤(stderr)輸輸出信息，比較行緩存和不緩存的區(qū)別。出信息，比較行緩存和不緩存的區(qū)別。12緩存舉例緩存舉例 結(jié)果分析：調(diào)用結(jié)果分析：調(diào)用setbuf關(guān)閉緩存，使標(biāo)準(zhǔn)輸出成為無(wú)緩關(guān)閉緩存，使標(biāo)準(zhǔn)輸出成為無(wú)緩存模式。存模式。13標(biāo)準(zhǔn)輸入

8、、標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出 對(duì)每一個(gè)進(jìn)程來說，系統(tǒng)默認(rèn)為其打開對(duì)每一個(gè)進(jìn)程來說，系統(tǒng)默認(rèn)為其打開3個(gè)流：個(gè)流： 標(biāo)準(zhǔn)輸入標(biāo)準(zhǔn)輸入 標(biāo)準(zhǔn)輸出標(biāo)準(zhǔn)輸出 標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出 分別用宏定義表示（分別用宏定義表示（stdin,stdout,stderr）stdin stdout stderr 0 1 2 UNIX/Linux下的文件描述符 14輸入輸出重定向舉例輸入輸出重定向舉例 例：編程實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)輸出的重定向。例：編程實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)輸出的重定向。文件描述符1代表標(biāo)準(zhǔn)輸出/*流文件描述符*/15上例說明：上例說明： void perror(const char *s); 函數(shù)

9、說明：函數(shù)說明：perror( ) 用來將上一個(gè)函數(shù)發(fā)生錯(cuò)誤的原因輸出到標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備(stderr)。參數(shù) s 所指的字符串會(huì)先打印出,后面再加上錯(cuò)誤原因字符串。此錯(cuò)誤原因依照全局變量errno 的值來決定要輸出的字符串。 函數(shù)名： dup2 功能： 復(fù)制文件句柄 用法： int dup2(int oldhandle,int newhandle); 16主要內(nèi)容主要內(nèi)容 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)I/O的基本概念的基本概念 流流 緩存緩存 標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出及標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出及標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出使用標(biāo)準(zhǔn)使用標(biāo)準(zhǔn)I/O進(jìn)行文件操作進(jìn)行文件操作流文件的開關(guān)方式流文件的開關(guān)方式單字符方式讀寫單字符方式讀寫行方式讀

10、寫行方式讀寫二進(jìn)制方式讀寫二進(jìn)制方式讀寫格式化輸入格式化輸入/輸出輸出17使用標(biāo)準(zhǔn)使用標(biāo)準(zhǔn)I/O進(jìn)行文件操作進(jìn)行文件操作 要對(duì)一個(gè)流進(jìn)行操作，必先打開該流，然后調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)要對(duì)一個(gè)流進(jìn)行操作，必先打開該流，然后調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)I/O函數(shù)進(jìn)行讀寫。函數(shù)進(jìn)行讀寫。18打開關(guān)閉流文件打開關(guān)閉流文件 fopen函數(shù)（用前需打開） 類似與底層的open系統(tǒng)調(diào)用。主要用于文件的輸入輸出參數(shù)說明： filename 指定打開的文件 mode 打開文件的方式19打開關(guān)閉流文件打開關(guān)閉流文件 mode參數(shù)： “r” ： 以只讀方式打開，該文件必須存在。 “r+”：以可讀寫方式打開，該文件必須存在。 “rb+”：讀寫打開一個(gè)

11、二進(jìn)制文件。 “w” ：以只寫方式打開，文件長(zhǎng)度截短為零，不存在可建立。 “w+”：以讀寫方式打開，文件清零，不存在可建立。 “wb”：只寫打開或建立一個(gè)二進(jìn)制文件。 “wb+”：讀寫打開或建立一個(gè)二進(jìn)制文件。 “a”：以追加只寫方式打開文件，不存在可建立。 “a+”：以追加可讀寫方式打開文件，不存在可建立。20打開關(guān)閉流文件打開關(guān)閉流文件 fclose函數(shù)函數(shù)（用后需關(guān)閉）（用后需關(guān)閉） 關(guān)閉指定的文件流stream，使所有尚未寫出的數(shù)據(jù)都寫出。21打開關(guān)閉流文件打開關(guān)閉流文件 fopen與fclose例程#include int main()FILE *fp;fp = fopen(file

12、,w);fclose(fp);return 0;22單字符方式讀寫單字符方式讀寫 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)提供多種讀寫方式：庫(kù)提供多種讀寫方式： 單字符方式讀寫單字符方式讀寫 行方式讀寫行方式讀寫 二進(jìn)制方式讀寫二進(jìn)制方式讀寫 單字符讀寫函數(shù)有以下單字符讀寫函數(shù)有以下6種：種： fgetc(getc),getchar從流中讀取字符從流中讀取字符 fputc(putc),putchar向流中寫入字符向流中寫入字符23單字符方式讀寫單字符方式讀寫 fgetc、getc和和getchar函數(shù)函數(shù) 從文件流里讀取下一個(gè)字節(jié)并把它作為一個(gè)字符返回。從文件流里讀取下一個(gè)字節(jié)并把它作為一個(gè)字符返回。當(dāng)達(dá)到文件尾時(shí)，

13、返回當(dāng)達(dá)到文件尾時(shí)，返回EOF。字符被強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為int型getchar()相當(dāng)于getc(stdin)24單字符方式讀寫單字符方式讀寫 fputc、putc和和putchar函數(shù)函數(shù) 把一個(gè)字符寫到一個(gè)輸出文件流中。返回寫入的值，如把一個(gè)字符寫到一個(gè)輸出文件流中。返回寫入的值，如果失敗，果失敗， 返回返回EOF。25單字符方式讀寫舉例單字符方式讀寫舉例 例：編程實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制格式顯示文件內(nèi)容。例：編程實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制格式顯示文件內(nèi)容。(exam4.c)26單字符方式讀寫舉例單字符方式讀寫舉例/*對(duì)對(duì)C取取16進(jìn)制值保存進(jìn)制值保存到緩存區(qū)到緩存區(qū)*/27行方式讀寫行方式讀寫 對(duì)于大部分情況下，文本文件

14、與無(wú)格式文件進(jìn)行的讀寫對(duì)于大部分情況下，文本文件與無(wú)格式文件進(jìn)行的讀寫過程都是按行進(jìn)行。過程都是按行進(jìn)行。 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)提供的按行讀寫函數(shù)：庫(kù)提供的按行讀寫函數(shù)： #include char *fgets(char *s,int n,FILE *stream) int fputs(char *s,FILE *stream) 參數(shù)說明：參數(shù)說明： s ：讀取或?qū)懭氲木彺鎱^(qū)：讀取或?qū)懭氲木彺鎱^(qū) n ： 從流中讀取的長(zhǎng)度，單位字節(jié)從流中讀取的長(zhǎng)度，單位字節(jié) stream： 流指針流指針28行方式讀寫舉例行方式讀寫舉例 例：編程實(shí)現(xiàn)按行讀取文件的內(nèi)容并輸出至屏幕。例：編程實(shí)現(xiàn)按行讀取文件的內(nèi)容并輸

15、出至屏幕。(exam5)優(yōu)點(diǎn)：不必?fù)?dān)心文件過長(zhǎng)；不會(huì)占用過多緩存區(qū)29二進(jìn)制方式讀寫二進(jìn)制方式讀寫 按行方式適應(yīng)大部分文本格式文件，但有按行方式適應(yīng)大部分文本格式文件，但有些情況，文件的內(nèi)容卻需要按一定格式存些情況，文件的內(nèi)容卻需要按一定格式存放，比如存儲(chǔ)了某個(gè)結(jié)構(gòu)體。此時(shí)如果按放，比如存儲(chǔ)了某個(gè)結(jié)構(gòu)體。此時(shí)如果按行讀寫的話，讀取到的數(shù)據(jù)將無(wú)法恢復(fù)到行讀寫的話，讀取到的數(shù)據(jù)將無(wú)法恢復(fù)到原來的格式。在這種情況下，需使用標(biāo)準(zhǔn)原來的格式。在這種情況下，需使用標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)提供的二進(jìn)制方式讀寫功能。庫(kù)提供的二進(jìn)制方式讀寫功能。30二進(jìn)制方式讀寫二進(jìn)制方式讀寫 二進(jìn)制方式最常用的場(chǎng)合即是結(jié)構(gòu)體讀寫。二進(jìn)制

16、方式最常用的場(chǎng)合即是結(jié)構(gòu)體讀寫。#include size_t fread(void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream )size_t fwrite(const void*buffer,size_t size,size_t count,FILE*stream ) 參數(shù)說明：參數(shù)說明： buffer讀取或?qū)懭氲膬?nèi)容讀取或?qū)懭氲膬?nèi)容 size每條記錄長(zhǎng)度每條記錄長(zhǎng)度 count記錄個(gè)數(shù)記錄個(gè)數(shù) stream指向流的指針指向流的指針31二進(jìn)制方式讀寫二進(jìn)制方式讀寫 fread函數(shù)函數(shù) 從一個(gè)文件流里讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)從文件流從一個(gè)文件流里讀

17、取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)從文件流stream讀讀到到ptr指定的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)里指定的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)里,函數(shù)返回值是成功讀到數(shù)函數(shù)返回值是成功讀到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)里的記錄個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)里的記錄個(gè)數(shù)(不是字節(jié)數(shù)不是字節(jié)數(shù))size參數(shù)指定每個(gè)數(shù)據(jù)記錄的長(zhǎng)度nitems給出要傳輸?shù)挠涗泜€(gè)數(shù)32二進(jìn)制方式讀寫二進(jìn)制方式讀寫 fwrite函數(shù)函數(shù) 從指定的緩沖區(qū)里讀取數(shù)據(jù)記錄，并把他們寫到輸從指定的緩沖區(qū)里讀取數(shù)據(jù)記錄，并把他們寫到輸出流中，返回值為成功寫入的記錄個(gè)數(shù)。出流中，返回值為成功寫入的記錄個(gè)數(shù)。33二進(jìn)制方式讀寫舉例二進(jìn)制方式讀寫舉例 例：實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行讀寫。例：實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行讀寫。姓名年齡身高創(chuàng)建.bin二進(jìn)制文

18、件34二進(jìn)制方式讀寫舉例二進(jìn)制方式讀寫舉例向流中寫入打開.bin 文件讀取一條記錄輸出數(shù)據(jù)35格式化輸入輸出格式化輸入輸出 格式化輸入輸出函數(shù)：格式化輸入輸出函數(shù)： printf();sprintf();fprintf() scanf(); sscanf(); fscanf();36格式化輸入輸出格式化輸入輸出 printf、fprintf和和sprintf函數(shù)函數(shù) 能夠?qū)Ω鞣N不同類型的參數(shù)進(jìn)行格式編排和輸出。能夠?qū)Ω鞣N不同類型的參數(shù)進(jìn)行格式編排和輸出。每個(gè)參數(shù)在輸出流中的表示形式是由格式參數(shù)format控制的S 緩存區(qū)FILE 流37格式化輸入輸出格式化輸入輸出 scanf、fscanf和和ssc