APUE学习笔记——格式化I/O

发表于 2016-03-29 更新于 2024-03-04 阅读次数： Disqus：

流和FILE对象

对于ASCII字符集，一个字符用于一个字节表示。对于国际字符集，一个字符可用于多个字节表示。标准I/O文件流可用于单字节或多字节(“宽”)字符集。流的定向(stream’s orientation)决定了所读、所写的字符是单字节还是多字节。

#include <stdio.h>
#include <wchar.h>

int fwide(FILE *fp, int mode);
/*
 * 返回值：若流是宽定向的，返回正值；
 * 若流是字节定向的，返回负值；若流是未定向的，返回0
 * 如果mode参数值为负，fwide将试图使指定的流是字节定向的。
 * 如果mode参数值为正，fwide将试图使指定的流是宽定向的。
 * 如果mode参数值为0，fwide将不试图设置流的定向，但返回标识该流定向的值。
 */

标准输入、标准输出和标准错误

可以通过预定义文件指针stdin、stdout和stderr加以引用。

缓冲

全缓冲。在这种情况下，在填满标准I/O缓冲区才进行实际I/O操作。
冲洗(flush)说明标准I/O缓冲区的写操作。也可以直接调用fflush函数冲洗一个流。在终端驱动程序中，flush(刷清)表示丢弃已存储在缓冲区中的数据。
行缓冲。在这种情况下，当在输入和输出中遇到换行符时，标准I/O库执行I/O操作。
不带缓冲。标准I/O库不对字符进行缓冲存储。标准错误流stderr通常是不带缓冲的。

#include <stdio.h>

void setbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf);
void setvbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf, int mode, size_t size);
/*
 * 返回值：若成功，返回0；若出错，返回非0
 */

这两个函数可用于更改缓冲类型。

_IOFBF 全缓冲
_IOLBF 行缓冲
_IONBF 不带缓冲

#include <stdio.h>

int fflush(FILE *fp);
/* 返回值：若成功，返回0；若出错，返回EOF */

打开流

#include <stdio.h>

FILE *fopen(const char *restrict ptahname, const char *restrict type);
FILE *freopen(const char *restrict pathname, const char *restrict type, FILE *restrict fp);
FILE *fdopen(int fd, const char *type);
/* 3个函数的返回值：若成功，返回文件指针；若出错，返回NULL */

fopen函数打开路径名为pathname的一个指定的文件。
freopen函数在一个指定的流上打开一个指定的文件，如若该流已经打开，则先关闭该流。
fdopen函数取一个已有的文件描述符，并使一个标准的I/O流与该描述符相结合。

调用fclose关闭一个打开的流。

#include <stdio.h>

int fclose(FILE *fp);
/* 返回值：若成功，返回0；若返回，返回EOF */

在该文件被关闭之前，冲洗缓冲区中的输出数据。

读和写流

输入函数

#include <stdio.h>

int getc(FILE *fp);
int fgetc(FILE *fp);
int getchar(void);
/* 3个函数的返回值：若成功，返回下一个字符；若已到达文件尾端或出错，返回EOF */

函数getchar等同于getc(stdin)。前两个函数的区别是，getc可被实现为宏，而fgetc不能实现为宏。

#include <stdio.h>

int ferror(FILE *fp);
int feof(FILE *fp);
/* 两个函数返回值：若条件为真，返回非0(真)；否则，返回0(假) */
void clearerr(FILE *fp);

为了区别是到达文件结尾还是出错。
例程

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    FILE*stream;
    /*openafileforwriting*/
    stream=
    fopen("DUMMY.FIL","w");
    /*forceanerrorconditionbyattemptingtoread*/
    (void)
    getc(stream);
    if(ferror(stream))/*testforanerroronthestream*/
    {
    /*displayanerrormessage*/
     
    printf("ErrorreadingfromDUMMY.FIL\n");
    /*resettheerrorandEOFindicators*/
     
    clearerr(stream);
    }
     
    fclose(stream);
    return0;
}

从流中读取数据后，可以调用ungetc将字符再压送回流中。

#include <stdio.h>

int ungetc(int c, FILE *fp);
/* 返回值：若成功，返回c；若出错，返回EOF */

输出函数

#include <stdio.h>

int putc(int c, FILE *fp);
int fputc(int c, FILE *fp);
int putchar(int c);
/* 3个函数返回值：若成功，返回c;若出错，返回EOF */

每次一行I/O

下面两个函数提供每次输入一行的功能。

#include <stdio.h>

char *fgets(char *restrict buf, int n, FILE *restrict fp);
char *gets(char *buf);
/* 两个函数返回值：若成功，返回buf；若已到达文件尾端或出错，返回NULL */

fgets函数一直读到下一个换行符为止，但是不超过n-1个字符，读入的字符被送入缓冲区。

fputs和puts提供每次输入一行的功能。

#include <stdio.h>

int fputs(const char *restrict str, FILE *restrict fp);
int puts(const char *str);
/* 两个函数返回值：若成功，返回非负值；若出错，返回EOF */

函数fputs将一个以null字节终止的字符串写到指定的流，尾端的终止符null不写出。

二进制I/O

#include <stdio.h>

size_t fread(void *restrict ptr, size_t size, size_t nboj, FILE *restrict fp);
size_t fwrite(const void *restrict ptr, size_t size, size_t nobj, FILE *restrict fp);
/* 两个函数的返回值：读或写的对象数 */

指定size为每个数组元素的长度，nobj为欲写元素个数

/* 写数组 */
float data[10];

if (fwrite(&data[2], sizeof(float), 4, fp) != 4)
    err_sys("fwrite error");

/* 写一个结构体 */
struct {
    short   count;
    long    total;
    char    name[NAMESIZE];
} item;

if (fwrite(&item, sizeof(item), 1, fp) != 1)
    err_sys("fwrite error");

使用二进制I/O的基本问题，它只能用于读在同一个系统上已写的数据

定位流(Positioning a Stream)

#include <stdio.h>

long ftell(FILE *fp);
/* 返回值：若成功，返回当前文件位置指示；若出错，返回-1L */

int fseek(FILE *fp, long offset, int whence);
/* 返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1 */

void rewind(FILE *fp);

whence的值与lseek函数的相同：SEEK_SET表示从文件的起始位置开始，SEEK_CUR表示从当前文件位置开始，SEEK_END表示从文件的尾端开始。offset，文件偏移量。

#include <stdio.h>

off_t ftello(FILE *fp);
/* 返回值：若成功，返回当前文件位置；若出错，返回(off_t)-1 */

int fseeko(FILE *fp, off_t offset, int whence);
/* 返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1 */

#include <stdio.h>

int fgetpos(FILE *restrict fp, fpos_t *restrict pos);
int fsetpos(FILE *fp, const fpos_t *pos);
/* 两个函数返回值：若成功，返回0；若出错，返回非0 */

格式化I/O

格式化输出

#include <stdio.h>

int printf(const char *restrict format, ...);
int fprintf(FILE *restrict fp, const char *restrict format, ...);
int dprintf(int fd, const char *restrict format, ...);
/* 3个函数返回值：若成功，返回输入字符数；若出错，返回负值 */

int sprintf(char *restrict buf, const char *restrict format, ...);
/* 返回值：若成功，返回输入数组的字符数；若编码出错，返回负值 */

int snprintf(char *restrict buf, size_t n, const char *restrict format, ...);
/* 返回值：若缓冲区足够大，返回将要存入数组的字符数；若编码出错，返回负值 */

printf将格式化数据写到标准输出，fprintf写至指定的流，dprintf写至制定的文件描述符，sprintf将格式化的字符送入数组buf。

下面5种printf族的变体，将可变参数表(…)替换成了arg。

#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>

int vprintf(const char *restrict format, va_list arg);
int vfprintf(FILE *restrict fp, const char *restrict format, va_list arg);
int vdprintf(int fd, const char *restrict format, va_list arg);
/* 3个函数返回值：若成功，返回输入字符数；若出错，返回负值 */

int vsprintf(char *restrict buf, const char *restrict format, va_list arg);
/* 返回值：若成功，返回输入数组的字符数；若编码出错，返回负值 */

int vsnprintf(char *restrict buf, size_t n, const char *restrict format, va_list arg);
/* 返回值：若缓冲区足够大，返回将要存入数组的字符数；若编码出错，返回负值 */

格式化输入

#include <stdio.h>

int scanf(const char *restrict format, ...);
int fscanf(FILE *restrict fp, const char *restrict format, ...);
int sscanf(const *restrict buf, const char *restrict format, ...);
/* 3个函数返回值：赋值的输入项数；若输入出错或在任一转换前已到达文件尾端，返回EOF */

临时文件

#include <stdio.h>

char *tmpnam(char *ptr);
/* 返回值：指向唯一路径名的指针 */

FILE *tmpfile(void);
/* 返回值：若成功，返回文件指针；若出错，返回NULL */

tmpnam函数产生一个与现有文件名不同的一个有效路径名字符串。如果ptr是NULL，则产生的路径名存放在一个静态区中，指向该静态区的指针作为函数值返回。后续调用tmpnam会从写该静态区。如过ptr不是NULL，则认为它应该指向长度至少是L_tmpnam个字符的数组。所产生的路径名存放在该数组中，ptr也作为函数值返回。
tmpfile创建一个临时二进制文件(wb+)，在关闭该文件或程序结束时将自动删除这种文件。

#include <stdlib.h>

char *mkdtemp(char *template);
/* 返回值：若成功，返回指向目录名的指针；若出错，返回NULL */

int mkstemp(char *template);
/* 返回值：若成功，返回文件描述符；若出错，返回-1 */

mkdtemp函数创建了一个目录，该目录有唯一的名字；mkstemp函数创建了一个文件，该文件有一个唯一的名字。名字是通过template字符串进行选择的。这个字符串后6位设置为XXXXXX的路径名。

内存流

#include <stdio.h>

FILE *fmemopen(void *restrict buf, size_t size, const char *restrict type);
/* 返回值：若成功，返回流指针；若出错，返回NULL */

fmemopen函数允许调用者提供缓冲区用于内存流：buf参数指向缓冲区的开始位置，size参数指定了缓冲区大小的字节数。

#include <stdio.h>
FILE *open_memstream(char **bufp, size_t *sizep);

#include <wchar.h>
FILE *open_wmemstream(wchar_t **bufp, size_t *sizep);
/* 两个函数的返回值：若成功，返回流指针；若出错，返回NULL */

open_memstream函数创建的流是面向字节的，open_wmemstream函数创建的流是面向宽字节的。

创建的流只能打开；
不能指定自己的缓冲区，但可以分别通过bufp和sizep参数访问缓冲区地址和大小；
关闭后需要自行释放缓冲区；
对流添加字节会增加缓冲区大小。