APUE读书笔记（三）

5 标准I/O库

流和FILE对象

流的定向决定了读写字符是单字节（字节定向）还是多字节（宽定向）。
设置流的定向的模式（不改变已定向流）：

#include <stdio.h>
#include <wchar.h>
int fwide(FILE *fp, int mode);
//返回值：流为宽定向则返回正值，字节定向则返回负值，未定向则返回0
/*
mode为负则指定字节定向；
mode为正则指定宽定向；
mode为0则不作设置而返回当前流定向状态
*/

标准输入、标准输出和标准错误

标准输入、标准输出和标准错误的FILE流指针分别为stdin、stdout和stderr。

缓冲

标准I/O提供：

1. 全缓冲；
2. 行缓冲；
3. 不带缓冲。

冲洗是缓冲区的写操作。
不指向交互式设备的标准输入和标准输出是全缓冲（反之是行缓冲），标准错误不带缓冲。
更改缓冲类型：

#include <stdio.h>
void setbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf);//buf为NULL则不带缓冲（否则缓冲区长度为BUFSIZE）
int setvbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf, int mode, size_t size);//mode为_IOFBF或_IOLBF且buf为NULL则选择合适长度系统缓冲区，为_IONBF且buf为NULL则无缓冲
//返回值：成功则返回0，出错则返回非0
/*
mode：
_IOFBF为全缓冲；
_IOLBF为行缓冲；
_IONBF为不带缓冲
*/

强制冲洗一个流（使所有未写的数据被传送至内核）：

#include <stdio.h>
int fflush(FILE *fp);
//返回值：成功则返回0，出错则返回EOF

打开流

打开标准I/O流：

#include <stdio.h>
FILE *fopen(const char *restrict pathname, const char *restrict type);
FILE *freopen(const char *restrict pathname, const char *restrict type, FILE *restrict fp);//将打开流指定为fp（已定向则先清除）
FILE *fdopen(int fd, const char *type);
//返回值：成功则返回文件指针，出错则返回NULL
/*
type:
"r"或"rb"即读打开；
"w"或"wb"即把文件截断至0或写打开；
"a"或"ab"即追加（在文件尾写打开或写创建）；
"r+"或"r+b"或"rb+"即读写打开；
"w+"或"w+b"或"wb+"即把文件截断至0或读写打开；
"a+"或"a+b"或"ab+"即在文件尾读写打开或读写创建
*/

关闭打开的流（关闭前冲洗缓冲区）：

#include <stdio.h>
int fclose(FILE *fp);
//返回值：成功则返回0，出错则返回EOF

进程正常终止时会关闭所有打开的标准I/O流（先会冲洗缓冲区）。

读和写流

打开流后3种非格式化I/O：

1. 每次一字符的I/O；
2. 每次一行的I/O；
3. 直接I/O。

一次读一字符：

#include <stdio.h>
int getc(FILE *fp);//可被实现为宏
int fgetc(FILE *fp);
int getchar(void);//等同于getc(stdin)
//返回值：若成功则返回下一字符，若已到达文件尾或出错则返回EOF

流的出错相关操作：

#include <stdio.h>
int ferror(FILE *fp);//检测出错
int feof(FILE *fp);//检测文件结束
//返回值：条件为真则返回非0，否则返回0

void clearerr(FILE *fp);//清除出错和文件结束标志

将字符压到流中：

#include <stdio.h>
int ungetc(int c, FILE *fp);
//返回值：成功则返回c，出错则返回EOF

一次写一字符：

#include <stdio.h>
int putc(int c, FILE *fp);//可被实现为宏
int fputc(int c, FILE *fp);
int putchar(int c);//等同于putc(c, stdout)
//返回值：成功则返回c，出错则返回EOF

每次一行I/O

每次读一行：

#include <stdio.h>
char *fgets(char *restrict buf, int n, FILE *restrict fp);//读到下一个换行符为止（读进去），不超过n-1个字符，缓冲区以null字节结尾
char *gets(char *buf);//与stdin相连，避免使用（不安全，缓冲区可能溢出）
//返回值：成功则返回buf，已达到文件尾或出错则返回NULL

每次写一行：

#include <stdio.h>
int fputs(const char *restrict str, FILE *restrict fp);//以null字节分割字符串但不将其写出（与换行符无关）
int puts(const char *str);//与stdout相连，不推荐使用（不是不安全，尾部会加个换行符）
//返回值：成功则非负值，出错则返回EOF

标准I/O效率

标准I/O库与直接调用read和write相比不慢很多。

二进制I/O

二进制读写操作：

#include <stdio.h>
size_t fread(void *restrict ptr, size_t size, size_t nobj, FILE *restrict fp);
size_t fwrite(const void *restrict ptr, size_t size, size_t nobj, FILE *restrict fp);
//返回值：读或写的对象数

二进制I/O可移植性较差。

定位流

三种方法定位标准I/O流：

1. 假定文件的位置可以存放在长整型中：

   #include <stdio.h>
   long ftell(FILE *fp);//得到当前位置
   //返回值：成功则返回当前文件位置指示，出错则返回-1L

   int fseek(FILE *fp, long offset, int whence);//设置位置
   //返回值：成功则返回0，出错则返回-1

   void rewind(FILE *fp);//回绕

2. 使用off_t：

   #include <stdio.h>
   off_t ftello(FILE *fp);//得到当前位置
   //返回值：成功则返回当前文件位置，出错则返回(off_t)-1

   int fseeko(FILE *fp, off_t offset, int whence);//设置位置
   //返回值：成功则返回0，出错则返回-1

3. 由ISO C引入（可移植性好）：

   #include <stdio.h>
   int fgetpos(FILE *restrict fp, fpos_t *restrict pos);//得到当前位置
   int fsetpos(FILE *fp, const fpos_t *pos);//设置位置
   //返回值：成功则返回0，出错则返回

格式化I/O

1. 格式化写：

   #include <stdio.h>
   int printf(const char *restrict format, ...);//与stdout相连
   int fprintf(FILE *restrict fp, const char *restrict format, ...);
   int dprintf(int fd, const char *restrict format, ...);
   //返回值：成功则返回输出字符数，输出错误则返回负值

   int sprintf(char *restrict buf, const char *restrict format, ...);//不安全（缓冲区可能溢出）
   //返回值：成功则返回存入数组的字符数，编码出错则返回负值

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

   使用arg的版本：

   #include <stdarg.h>
   #include <stdio.h>
   int vprintf(const char *restrict format, va_list arg);//与stdout相连
   int vfprintf(FILE *restrict fp, const char *restrict format, va_list arg);
   int vdprintf(int fd, const char *restrict format, va_list arg);
   //返回值：成功则返回输出字符数，输出错误则返回负值

   int vsprintf(char *restrict buf, const char *restrict format, va_list arg);//不安全（缓冲区可能溢出）
   //返回值：成功则返回存入数组的字符数，编码出错则返回负值

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

2. 格式化读：

   #include <stdio.h>
   int scanf(const char *restrict format, ...);//与stdin相连
   int fscanf(FILE *restrict fp, const char *restrict format, ...);
   int sscanf(const char *restrict buf, const char *restrict format, ...);
   //返回值：赋值的输入项数，输入出错或任一转换前已到达文件尾则返回EOF

   使用arg的版本：

   #include <stdarg.h>
   #include <stdio.h>
   int vscanf(const char *restrict format, va_list arg);//与stdin相连
   int vfscanf(FILE *restrict fp, const char *restrict format, va_list arg);
   int vsscanf(const char *restrict buf, const char *restrict format, va_list arg);
   //返回值：指定的输入项数，输入出错或任一转换前已到达文件尾则返回EOF

函数fileno

将流指针转换为文件描述符：

#include <stdio.h>
int fileno(FILE *fp);
//返回值：与该流相关联的文件描述符

临时文件

ISO C提供的关于临时文件的函数：

#include <stdio.h>
char *tmpnam(char *ptr);//仅生成文件名并存放在ptr中，ptr为NULL则其存在静态区（会复用）中
//返回值：指向唯一路径名的指针

FILE *tmpfile(void);//生成文件名并创建它，其为二进制文件（wb+），关闭文件或程序结束时自动删除（先unlink）
//返回值：成功则返回文件指针，出错则返回NULL

SUS也定义了关于临时文件的函数：

#include <stdlib.h>
char *mkdtemp(char *template);//创建目录（有用户读写执行权限，不自动删除）
//返回值：成功则返回指向目录名的指针，出错则返回NULL

int mkstemp(char *template);//创建文件（不自动删除）
//返回值：成功则返回文件描述符，出错则返回-1

内存流

创建内存流：

#include <stdio.h>
FILE *fmemopen(void *restrict buf, size_t size, const char *restrict type);//流关闭时缓冲区释放，会自动添加null字节
//返回值：成功则返回流指针，错误则返回NULL

其他创建内存流的两个函数：

#include <stdio.h>
FILE *open_memstream(char **bufp, size_t *sizep);
#include <wchar.h>
FILE *open_wmemstream(wchar_t **bufp, size_t *sizep);
//返回值：成功则返回流指针，出错则返回NULL
//只能写打开，无法指定自己的缓冲区（但可以访问其地址和大小），流关闭时缓冲区释放，可以对缓冲区扩容