【IO操作】标准IO和文件IO-易微帮

一.标准IO和文件IO的区别

（1）一般标准IO指的是C语言的IO操作，文件IO一般指的是Linux系统调用的IO操作。标准O因为是C语言提供的标准库，所以可以在其他操作系统平台编译后可以执行，但是文件IO只能在Linux下使用，标准IO意味着可以在多个平台移植使用。

（2）Linux的IO操作是基于文件描述符的。文件描述符是一个非负整数，用于标识打开或创建的文件。Linux提供了几个系统调用函数来进行IO操作，如open、read、write、close等。

文件的打开通过open函数完成，它返回一个文件描述符。读取文件内容使用read函数，它接受文件描述符、缓冲区地址和读取字节数作为参数，并返回实际读取的字节数。写入文件内容使用write函数，它接受文件描述符、缓冲区地址和写入字节数作为参数，并返回实际写入的字节数。关闭文件使用close函数，它接受文件描述符作为参数。

（3）C语言的IO操作是基于文件指针的。文件指针是一个指向FILE结构体的指针，该结构体描述了文件的属性和缓冲区等信息。C语言提供了一些库函数来进行IO操作，如fopen、fread、fwrite、fclose等。

文件的打开通过fopen函数完成，它返回一个文件指针。读取文件内容使用fread函数，它接受文件指针、缓冲区地址、每个元素的大小和读取元素的个数作为参数，并返回实际读取的元素个数。写入文件内容使用fwrite函数，它接受文件指针、缓冲区地址、每个元素的大小和写入元素的个数作为参数，并返回实际写入的元素个数。关闭文件使用fclose函数，它接受文件指针作为参数。

（4）标准IO和文件IO都可以用来访问文件，那么他们之间有什么区别呢？

通过文件IO读写文件时，每次操作都会执行相关系统调用。这样处理的好处是可以直接读写实际文件，坏处是频繁地系统调用会增加系统开销；而标准IO可以看做是在文件IO的基础上封装了缓冲机制，先读写缓冲区，必要时再访问实际文件，从而减少系统调用次数。

文件IO中用文件描述符表示一个打开的文件，可以访问不同类型的文件（如普通文件、设备文件和管道文件）。而标准IO中用FILE（流）表示一个打开的文件，通常只用来访问普通文件

总的来说，Linux的IO操作是底层的系统调用函数，而C语言的IO操作是基于库函数的高层封装。两者都可以用来进行文件的读写操作，但使用的方式和函数有所不同。

二.标准IO

标准IO库提供了一系列函数，用于对标准输入、输出、错误流以及文件进行操作。这些函数通常在 <stdio.h> 头文件中声明。下面是一些常用的标准IO函数以及它们的功能：

fopen() 函数：

#include <stdio.h> FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);

参数：
pathname：文件路径名。
mode：文件打开模式，可以取以下值：
"r"：只读模式打开文件。
"w"：只写模式打开文件，如果文件不存在则创建文件，如果文件已存在则清空文件。
"a"：追加模式打开文件，如果文件不存在则创建文件。
"r+"：读写模式打开文件。
"w+"：读写模式打开文件，如果文件不存在则创建文件，如果文件已存在则清空文件。
"a+"：读写模式打开文件，如果文件不存在则创建文件，并在文件末尾追加数据。
更多模式可以查阅相关文档。
返回值：返回一个文件指针（FILE *），用于后续的文件操作。如果打开文件失败，返回 NULL，并设置 errno 来指示错误原因。
常见用法：用于打开文件，获取文件指针，以便后续的文件操作。

fclose() 函数：

#include <stdio.h> 
int fclose(FILE *stream);
参数：
   stream：文件指针，需要关闭的文件。
返回值：返回 0 表示成功关闭文件，返回 EOF 表示失败，并设置 errno 来指示错误原因。
常见用法：用于关闭一个已经打开的文件。

fread() 函数：

#include <stdio.h> size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

参数：
ptr：指向存储读取数据的缓冲区。
size：每个数据项的大小（以字节为单位）。
nmemb：要读取的数据项的数量。
stream：文件指针，指向要读取数据的文件。
返回值：返回实际读取的数据项数量，如果到达文件末尾或出错返回值小于 nmemb，同时设置 errno 来指示错误原因。
常见用法：用于从文件中读取数据。
fwrite() 函数：

#include <stdio.h> size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

参数：
ptr：指向要写入数据的缓冲区。
size：每个数据项的大小（以字节为单位）。
nmemb：要写入的数据项的数量。
stream：文件指针，指向要写入数据的文件。
返回值：返回实际写入的数据项数量，如果出错返回值小于 nmemb，同时设置 errno 来指示错误原因。
常见用法：用于向文件中写入数据。

fseek() 函数：

#include <stdio.h> 
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
参数：
   stream：文件指针，指向要定位的文件。
   offset：偏移量。
      whence：偏移起始位置，可以取以下值：
      SEEK_SET：文件开头。
      SEEK_CUR：当前文件位置。
      SEEK_END：文件末尾。
返回值：返回 0 表示成功，返回非 0 表示失败，并设置 errno 来指示错误原因。
常见用法：用于在文件中移动文件指针。

#include <stdio.h>

int main() 
{
    FILE *fp;
    char buffer[100];

    // 打开一个文件来写入数据
    fp = fopen("example.txt", "w");
    if (fp == NULL) 
	{
        printf("无法打开文件\n");
        return 1;
    }
    fprintf(fp, "这是一个用于示例的文件\n");
    fclose(fp);

    // 打开文件来读取数据
    fp = fopen("example.txt", "r");
    if (fp == NULL) 
	{
        printf("无法打开文件\n");
        return 1;
    }
    fgets(buffer, 100, fp);
    printf("读取的内容: %s", buffer);
    fclose(fp);

    return 0;
}

执行结果：

这是一个用于示例的文件

三.文件IO

在Linux系统中，文件I/O操作通常使用系统调用来实现。下面是一些常见的Linux文件I/O系统调用以及它们的功能：

好的，我会重新整理一下，详细说明每个函数的参数、返回值以及常见用法：

open() 函数：

#include <fcntl.h> 
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
参数：
   pathname：文件路径名。
   flags：文件打开标志，可以取以下值的组合：
      O_RDONLY：只读模式打开文件。
      O_WRONLY：只写模式打开文件。
      O_RDWR：读写模式打开文件。
      O_CREAT：如果文件不存在，则创建文件。
      O_TRUNC：如果文件存在且为只写或读写打开，则将文件长度截断为 0，即清空文件内      容。
      O_APPEND：在文件末尾追加数据。
      等等，还有其他的标志，可根据需要组合使用。
   mode：文件权限，仅在 O_CREAT 标志被设置时有效，通常为八进制数。
返回值：返回一个新的文件描述符（非负整数），如果打开文件失败，返回 -1，并设置 errno 来指示错误原因。

常见用法：用于打开文件，获取文件描述符，以便后续的文件操作。

close() 函数：

#include <unistd.h> 
int close(int fd);
参数：
   fd：文件描述符，需要关闭的文件。
返回值：返回 0 表示成功关闭文件，返回 -1 表示失败，并设置 errno 来指示错误原因。

常见用法：用于关闭一个已经打开的文件。

read() 函数：

#include <unistd.h> 
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
参数：
   fd：文件描述符。
   buf：用于存放读取数据的缓冲区。
   count：要读取的字节数。
返回值：返回实际读取的字节数，如果到达文件末尾返回 0，出错返回 -1，并设置 errno 来指示错误原因。

常见用法：用于从文件中读取数据。

write() 函数：
#include <unistd.h> ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
- 参数：
  - fd：文件描述符。
  - buf：要写入的数据。
  - count：要写入的字节数。
- 返回值：返回实际写入的字节数，出错返回 -1，并设置 errno 来指示错误原因。
- 常见用法：用于向文件中写入数据。

lseek() 函数：

#include <unistd.h> 
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
参数：
   fd：文件描述符。
   offset：偏移量。
      whence：偏移起始位置，可以取以下值：
      SEEK_SET：文件开头。
      SEEK_CUR：当前文件位置。
      SEEK_END：文件末尾。
返回值：返回新的文件偏移量（以字节为单位），出错返回 -1，并设置 errno 来指示错误原因。

常见用法：用于在文件中移动文件指针。

fcntl() 函数：

#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

参数：
     fd：文件描述符。
     cmd：操作指令，可以取以下值：

              F_SETFD：设置文件描述符标志。

              F_GETFD：获取文件描述符标志。

              F_SETFL：设置文件状态标志。

              F_GETFL：获取文件状态标志。

             F_DUPFD：复制文件描述符。

返回值：根据操作指令的不同有不同的含义，出错返回 -1，并设置 errno 来指示错误原因。

常见用法：用于对文件描述符进行各种控制操作，如设置文件状态标志、获取文件状态标志等。

如果 cmd 参数需要额外的参数，则需要将其作为可变参数传递给 fcntl() 函数。

等等，还有其他的操作指令，具体可以查阅相关文档

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int fd;
    char buffer_write[BUFFER_SIZE];
    char buffer_read[BUFFER_SIZE];
    ssize_t bytes_read;

    // 创建一个示例文件并写入内容
    fd = open("example.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    if (fd == -1) 
	{
        perror("无法创建文件");
        return 1;
    }
	strcpy(buffer_write,"这是一个示例文件");
    write(fd, buffer_write, strlen(buffer_write));
    close(fd);

    // 打开文件来读取数据
    fd = open("example.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) 
	{
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }

    // 逐步读取文件内容
    while ((bytes_read = read(fd, buffer_read, BUFFER_SIZE)) > 0) 
	{
        write(STDOUT_FILENO, buffer_read, bytes_read); // 将读取的内容直接写入标准输出
    }
    if (bytes_read == -1) 
	{
        perror("读取文件失败");
        close(fd);
        return 1;
    }
    
    // 关闭文件
    close(fd);

    return 0;
}

执行结果：

这是一个示例文件

【IO操作】标准IO和文件IO

一.标准IO和文件IO的区别

二.标准IO

三.文件IO

网站公告

今日签到

热门文章

最新发布