【玩转Linux】标准IO函数

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【玩转Linux】标准IO函数

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标准IO函数

        标准IO函数是C语言标准库提供的一组用于输入和输出的函数，通常是以缓冲区为基础实现

【玩转Linux】标准io缓冲区的操作_祐言QAQ的博客-CSDN博客

的，可以提高程序的性能和效率。标准IO函数还可以通过文件指针操作文件，今天主要来学习一些常见的标准IO函数以及通过文件指针操作文件。

1.fopen() / fclose()     

（1）功能：
        fopen()：打开一个文件，返回一个文件指针，用于后续对文件的读写操作。
        fclose()：关闭一个已打开的文件，释放相关资源。
（2）头文件：
        fopen()和fclose()函数需要包含头文件 <stdio.h>。
（3）原型：
        fopen()：FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
        fclose()：int fclose(FILE *stream);

（4）返回值：

• fopen()：如果文件打开成功，返回指向该文件的文件指针；如果打开失败，返回 NULL。
• fclose()：成功关闭文件返回0，关闭失败返回非零值。

（5）示例：

FILE* fp = fopen("example.txt", "r");  // 以只读方式打开文件
if (fp == NULL) {printf("打开文件失败\n");return 1;
}
// 读取文件内容
char buffer[10] = "hello";
fgets(buffer, 10, fp);
printf("文件内容：%s\n", buffer);
fclose(fp);  // 关闭文件

        想必大家看到这个例子也很懵，在fopen函数中的这个“r”是什么，其实这是打开文件的模式（mode），它一共有六种，分别是：

2.fgetc()和getc()和getchar()，以及fputc()和putc()和putchar()    

（1）功能：
        fgetc()：从文件中读取一个字符。
        getc()：从文件中读取一个字符。
        getchar()：从标准输入中读取一个字符。
        fputc()：将一个字符写入文件。
        putc()：将一个字符写入文件。
        putchar()：将一个字符写入标准输出。
（2）头文件：
        上述函数需要包含头文件 <stdio.h>。
（3）原型：
        fgetc()：int fgetc(FILE *stream);
        getc()：int getc(FILE *stream);
        getchar()：int getchar(void);
        fputc()：int fputc(int ch, FILE *stream);
        putc()：int putc(int ch, FILE *stream);
        putchar()：int putchar(int ch);

值得注意的是：

fgetc()是函数
getc()是宏//getc(stdin)等同于getchar()
stream:己经打开的文件流
getchar()只能从标准输入流（键盘）获取一个字符，getc()和fgetc()可以自定义从文件流读取一个字符

fputc()是函数
putc()是宏//putc('a',stdout)等同于putchar('a')
stream:已经打开的文件流
putchar()只能从标准输入流（键盘）获取一个字符，getc()和fgetc()可以自定义从文件流读取一个字符

（4）返回值：

• fgetc()、getc()、getchar()：返回读取的字符的ASCII码值。
• fputc()、putc()、putchar()：返回写入的字符的ASCII码值。

（5）示例：  

FILE* fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {printf("打开文件失败\n");return 1;
}
// 读取文件内容并输出
int c;
while ((c = fgetc(fp)) != EOF) {putchar(c);
}
fclose(fp);FILE* fp2 = fopen("output.txt", "w");
if (fp2 == NULL) {printf("打开文件失败\n");return 1;
}
// 向文件中写入数据
fputc('H', fp2);
fputc('e', fp2);
fputc('l', fp2);
fputc('l', fp2);
fputc('o', fp2);
fclose(fp2);

3.fgets()/gets()/fputs()/puts()  

（1）功能：
    fgets()：从文件中读取一行字符。
    gets()：从标准输入中读取一行字符。
    fputs()：将一行字符写入文件。
    puts()：将一行字符写入标准输出。
（2）头文件：
    上述函数需要包含头文件 <stdio.h>。
（3）原型：
    char *fgets(char *str, int n, FILE *stream);
    char *gets(char *str);
    int fputs(const char *str, FILE *stream);
    int puts(const char *str);
（4）返回值：
    fgets()：成功读取字符返回 str 的地址；读取失败或到达文件末尾返回 NULL。
    gets()：成功读取字符返回 str 的地址；读取失败或到达文件末尾返回 NULL。
    fputs()：成功写入字符返回非负值；写入失败返回 EOF。
    puts()：成功写入字符返回非负值；写入失败返回 EOF。

（5）示例：

	// 打开一个文件FILE *fp = fopen("1.txt", "r+");	//以读写打开文件，但是要求文件必须存在if(fp == NULL){perror("fopen() fail");exit(errno);}// 从文件中读取一个字符int ch = fgetc(fp);printf("ch = %c\n", ch);ch = getc(fp);printf("ch = %c\n", ch);getchar();	//默认从标准输入读取 getc(stdin);

FILE* fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {printf("打开文件失败\n");return 1;
}
// 读取文件内容并输出
char buffer[100];
while (fgets(buffer, 100, fp) != NULL) {printf("%s", buffer);
}
fclose(fp);FILE* fp2 = fopen("output.txt", "w");
if (fp2 == NULL) {printf("打开文件失败\n");return 1;
}
// 向文件中写入数据
fputs("Hello, world!\n", fp2);
fputs("This is a test.\n", fp2);
fclose(fp2);

    FILE *fp = fopen("1.txt", "r+");    // 以读写打开文件，要求文件必须存在if (fp == NULL) {perror("fopen() fail");exit(errno);}// 从文件中读取一个字符int ch = 'A';fputc(ch, fp);putc('B', fp);// 将文件指针移动到文件开头fseek(fp, 0, SEEK_SET);// 从文件中读取一个字符并打印到终端int read_ch = fgetc(fp);putchar(read_ch);fclose(fp); // 关闭文件return 0;
}

值得注意的有以下几点：
        （1）fgets()跟fgetc()一样，当其返回NULL时并不能确定究竟是达到文件末尾还是碰到错误，需要用feof()/ferror()来进一步判断。
       （2）fgets()每次读取至多不超过size个字节的一行，所谓“一行”即数据至多包含一个换行符'\n'。
        （3）gts()是一个已经过时的接口，因为他没有指定自定义缓冲区s的大小，这样很容易造成缓冲区溢出，导致程序段访问错误。
        （4）fgets()和fputs(),gets()和puts()一般成对使用，鉴于gets()的不安全性，一般建议使用前者。

4.feof()/ferror()   

功能：
    feof()：检查文件流的文件结束标志，判断是否已经读取到文件末尾。
    ferror()：检查文件流的错误标志，判断文件读取是否出错。
头文件：
    上述函数需要包含头文件 <stdio.h>。
原型：
    feof()：int feof(FILE *stream);
    ferror()：int ferror(FILE *stream);
返回值：
    feof()：如果到达文件末尾，返回非零值（true）；否则返回0（false）。
    ferror()：如果文件读取出错，返回非零值（true）；否则返回0（false）。

示例：

	// 打开一个文件FILE *fp = fopen("1.txt", "a+");	//以读写打开文件，但是要求文件必须存在if(fp == NULL){perror("fopen() fail");exit(errno);}while(1){int ch = fgetc(fp);if(ch == EOF){if(feof(fp))	//为真，说明文件读到末尾{printf("文件已读完\n");break;}if(ferror(fp))		//为真，说明文件读取出错{perror("fgetc() fail");exit(errno);}}// 输出到屏幕printf("%c\n", ch);}// 关闭文件fclose(fp);

  5.fread(/fwrite()    

功能：
    fread()：从文件中读取一段数据。
    fwrite()：将一段数据写入文件。
头文件：
    上述函数需要包含头文件 <stdio.h>。
原型：
    size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
    size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
返回值：
    fread()：返回实际成功读取的数据项数量，如果出错或到达文件末尾，返回值可能小于 nmemb。
    fwrite()：返回实际成功写入的数据项数量，如果出错，返回值可能小于 nmemb。
示例：

struct student {char name[20];int age;
};// 写入结构体数据到文件中
struct student s1 = {"Tom", 18};
FILE* fp = fopen("example.bin", "wb");
if (fp == NULL) {printf("打开文件失败\n");return 1;
}
fwrite(&s1, sizeof(struct student), 1, fp);
fclose(fp);// 从文件中读取结构体数据
struct student s2;
fp = fopen("example.bin", "rb");
if (fp == NULL) {printf("打开文件失败\n");return 1;
}
fread(&s2, sizeof(struct student), 1, fp);
printf("姓名：%s，年龄：%d\n", s2.name, s2.age);
fclose(fp);

6.fseek()/ftell()/rewind 

功能：
    fseek()：在文件中定位指针的位置，用于设置文件指针的位置。
    ftell()：获取文件指针当前位置的偏移量。
    rewind()：将文件指针重新定位到文件的起始位置。
头文件：
    上述函数需要包含头文件 <stdio.h>。
原型：
    int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
    long ftell(FILE *stream);
    void rewind(FILE *stream);
返回值：
    fseek()：成功定位文件指针返回0，失败返回非零值。
    ftell()：返回当前位置的偏移量。如果出错，返回 ftell() 出错的标识值 (-1)。
    rewind()：无返回值。

示例：

FILE* fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {printf("打开文件失败\n");return 1;
}
// 获取文件大小
fseek(fp, 0, SEEK_END);
long size = ftell(fp);
printf("文件大小：%ld\n", size);
// 将文件指针移回文件开头
rewind(fp);
// 读取文件内容并输出
char buffer[100];
while (fgets(buffer, 100, fp) != NULL) {printf("%s", buffer);
}
fclose(fp);

7.printf()/fprintf()/sprintf()/snprintf()/scanf()/fscanf()/sscanf()

功能：
    printf()：将格式化的数据输出到标准输出。
    fprintf()：将格式化的数据输出到指定文件。
    sprintf()：将格式化的数据输出到字符数组。
    snprintf()：格式化数据输出到字符数组，并限制输出的字符数量。
    scanf()：从标准输入读取格式化数据。
    fscanf()：从指定文件读取格式化数据。
    sscanf()：从字符数组读取格式化数据。
头文件：
上述函数需要包含头文件 <stdio.h>。
原型：
    int printf(const char *format, ...);
    int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
    int sprintf(char *str, const char *format, ...);
    int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);
    int scanf(const char *format, ...);
    int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);
    int sscanf(const char *str, const char *format, ...);
返回值：
    printf()：成功打印字符数。
    fprintf()：成功写入字符数，失败返回负值。
    sprintf()：成功写入字符数。
    snprintf()：成功写入字符数（不包括末尾的空字符），如果截断输出返回欲写入的字符数。
    scanf()：成功读取的参数个数。
    fscanf()：成功读取的参数个数。
    sscanf()：成功读取的参数个数。

示例：

// 格式化输出数据到标准输出设备
int num = 123;
printf("数字：%d\n", num);// 格式化输出数据到文件
FILE* fp = fopen("output.txt", "w");
if (fp == NULL) {printf("打开文件失败\n");return 1;
}
fprintf(fp, "数字：%d\n", num);
fclose(fp);// 将格式化数据写入字符串中
char str[20];
sprintf(str, "数字：%d\n", num);
printf("%s", str);// 将格式化数据写入指定长度的字符串中
char str2[10];
snprintf(str2, 10, "数字：%d\n", num);
printf("%s", str2);// 从标准输入设备读取数据
int num2;
printf("请输入一个数字：");
scanf("%d", &num2);
printf("输入的数字：%d\n", num2);// 从文件中读取数据
fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {printf("打开文件失败\n");return 1;
}
fscanf(fp, "数字：%d", &num2);
printf("从文件中读取的数字：%d\n", num2);
fclose(fp);// 从字符串中读取数据
char str3[20] = "数字：456";
sscanf(str3, "数字：%d", &num2);
printf("从字符串中读取的数字：%d\n", num2);

关于格式控制符的一些解释：

格式控制符用于指定数据的输出格式。以下是常见的格式控制符：

整数类型：

        %d：有符号十进制整数
        %u：无符号十进制整数
        %o：无符号八进制整数
        %x：无符号十六进制整数（小写字母）
        %X：无符号十六进制整数（大写字母）

浮点数类型：

        %f：浮点数（以小数形式输出）
        %e：浮点数的指数表示（科学计数法，小写字母）
        %E：浮点数的指数表示（科学计数法，大写字母）
        %g：根据实际值自动选择%e或%f格式输出

字符类型：

        %c：字符
        %s：字符串

指针类型：

        %p：指针的地址值（以十六进制输出）

布尔类型：

        %d 或 %i：整数输出（0表示假，非零表示真）

特殊控制符：

        %%：输出百分号符号 %

        这些格式控制符可以用于 printf()、fprintf()、sprintf()、snprintf() 等输出函数，根据需要选择适合的格式控制符进行数据输出。

        

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