Linux應用開發：標準IO庫（上）

文章目錄

linux應用開發：標準IO庫（上）

一、標準IO庫簡介

二、流和 FILE 對象

三、標準輸入、輸出、錯誤

四、標準 I/O 庫函數操作文件

4.1 打開關閉文件

4.2 讀文件

4.3 寫文件

4.4 定位文件

Linux應用開發：標準IO庫（上）

一、標準IO庫簡介

標準 I/O 庫是標準 C 庫中用于文件 I/O 操作（讀、寫文件等操作）相關的一系列庫函數的集合，通常標準 I/O 庫函數相關的函數定義都在 頭文件中

標準 I/O 庫函數 本質上就是構建于文件 I/O（open()、read()、write()、lseek()、close()等）這些系統調用之上，對這些系統調用進行了封裝

標準 I/O 和文件 I/O 的區別：

標準 I/O 是標準 C 庫函數，而文件 I/O 則是 Linux 系統調用

標準 I/O 內部實際上是調用文件 I/O 來完成實際操作的

標準 I/O 相比于文件 I/O 具有更好的可移植性，系統調用對不不同版本系統可能不同，但標準 I/O 一般都是統一封裝，更加規范，容易移植

標準 I/O 庫在用戶空間維護了自己的 stdio 緩沖區，所以 標準 I/O 是帶有緩存的，而 文件 I/O 在用戶空間是不帶有緩存的，所以在性能、效率上，標準 I/O 要優于文件 I/O

二、流和 FILE 對象

在系統調用中，所有文件 I/O 函數（open()、read()、write()、lseek()等）都是圍繞文件描述符進行的，而對于標準 I/O 庫函數來說，它們的操作是 圍繞 FILE 指針進行的；

在使用標準 I/O 庫函數打開或創建一個文件時，會返回一個指向 FILE 類型對象的指針（FILE *），標準 I/O 的所有文件操作都是圍繞這個指針進行；

FILE 是一個結構體，包含了標準 I/O 庫函數為管理文件所需要的所有信息，包括用于系統調用的文件描述符、指向文件緩沖區的指針、緩沖區的長度、當前緩沖區中的字節數以及出錯標志等。FILE 數據結構定義在標準 I/O 庫函數頭文件 stdio.h 中

三、標準輸入、輸出、錯誤

標準輸入：

標準輸入設備指的就是計算機系統的標準的輸入設備，通常指的是計算機所連接的鍵盤

標準輸出：

標準輸出設備指的是計算機系統中用于輸出標準信息的設備，通常指的是計算機所連接的顯示器

標準錯誤：

標準錯誤設備則指的是計算機系統中用于顯示錯誤信息的設備，通常也指的是顯示器設備

用戶通過標準輸入設備與系統進行交互，進程將從標準輸入（stdin）文件中得到輸入數據，將正常輸出數據（譬如程序中 printf 打印輸出的字符串）輸出到標準輸出（stdout）文件，而將錯誤信息（譬如函數調用報錯打印的信息）輸出到標準錯誤（stderr）文件

所以標準輸入、輸出、錯誤都是圍繞文件的操作，所以每個進程啟動之后都會默認打開標準輸入、標準輸出以及標準錯誤，得到三個文件描述符，即 0、1、2，其中 0 代表標準輸入、1 代表標準輸出、2 代表標準錯誤

應用編程中 可以使用宏 STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO 和 STDERR_FILENO 分別代表 0、1、2，宏定義在 unistd.h 頭文件

/* 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，在標準 I/O 中如果要對這三個文件進行操作，則要對 FILE 對象進行操作，在 unistd.h 頭文件中定義如下：

/* 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 結構體就是 FILE 結構體，只不過用 typedef 進行了重命名

所以在標準 I/O 中，stdin、stdout、stderr 來表示標準輸入、標準輸出和標準錯誤

四、標準 I/O 庫函數操作文件

4.1 打開關閉文件

標準 I/O 中，使用庫函數 fopen() 打開或創建文件，函數原型如下：

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

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使時需要包含頭文件 stdio.h

函數參數和返回值含義：

參數 mode 補充：

打開的文件通過 fclose() 進行關閉，關閉函數原型如下：

#include int fclose(FILE *stream);

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參數 stream 為文件流指針，調用成功返回 0；失敗將返回 EOF（也就是-1），并且會設置 errno 來指示錯誤原因

4.2 讀文件

使用 fread() 對文件進行讀操作，函數原型如下：

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

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參數和返回值含義：

4.3 寫文件

fwrite() 庫函數進行寫操作，函數原型如下：

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

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參數和返回值含義：

4.4 定位文件

庫函數 fseek() 用于設置文件讀寫位置偏移量，和 lseek() 功能相同，但 lseek() 用于文件 I/O，而庫函數 fseek() 則用于標準 I/O，函數原型：

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

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函數參數和返回值含義

庫函數 ftell() 可用于獲取文件當前的讀寫位置偏移量，函數原型如下：

#include long ftell(FILE *stream);

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參數 stream 指向對應的文件，函數 調用成功將返回當前讀寫位置偏移量；調用失敗將返回-1，并會設置 errno 以指示錯誤原因

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