第十三章 文件输入/输出

13.1 与文件进行通信

文件（file）：通常是在磁盘或者固态硬盘上的一段已命名的存储区。

文本模式和二进制模式

UNIX 使用同一种文件格式处理文本文件和二进制文件，其他系统可能使用其他方式处理文本文件。主要区别在：

• 换行标志：OS X Macintosh ”\r“，MS-DOS “\r\n”，UNIX "\n"

• 文件尾标志：MS-DOS “ctrl+z“，UNIX 文件大小计数

• 是否要保持每行长度对齐

为了规范文本文件处理，C 提供了两种访问文件的途径：文本模式和二进制模式。

• 二进制模式：可以访问文件的每个字节。

• 文本模式：将文本文件转化为 C 模式，即 UNIX 的处理方式。

底层 I/O（系统 I/O）：使用系统提供的 I/O 服务；

标准高级 I/O：使用 C 库的标准包和 stdio.h 头文件定义。

标准输入（standard input）：stdin，一般为键盘

标准输出（standard output）：stdout，一般为屏幕

标准错误输出（standard error output）：stderr，一般为屏幕，不受重定向控制。

13.2 标准 I/O

使用标准 I/O 的好处

• 有许多专门的函数简化了处理不同 I/O 的问题。

• 输入输出都是缓冲的，极大提高了传输效率。

FILE* fopen ( const char* filename, const char* mode )

模式字符串	含义
”r“	读模式打开；文件必须存在
”w“	写模式打开，创建文件，如果文件存在则清空它。
”a“	附加模式打开，创建文件，如果文件不存在则创建。
”r+“	读/更新模式打开，文件必须存在。
”w+“	写/更新模式打开，创建文件，如果文件存在则清空它。
”a+“	附加更新模式打开，创建文件，如果文件存在则清空它。
”b“	二进制模式打开，可以与上述任意一个模式组合。
”x“	（C11）只能与写模式共用，如果文件已存在或以独占模式打开则失败。

说明

读模式 r：可读，文件必须存在；

写模式 w：可写，创建文件，若存在则清空；

更新模式 +：可读可写；

附加模式 a：在文件末尾，创建文件，若存在则清空，且重定位写操作不生效，读生效；

总结：读模式要文件存在，写，附加模式会创建文件；更新模式只定义权限。

Linux/UNIX 只有一种文件类型，带不带 'b' 都没区别。

getc/putc 比 getchar/putchar 多一个流的控制。

getchar('a') = getc('a', stdin)，putchar('a') = putc('a', stdout)

EOF 表示文件尾

int fclose ( FILE* stream )

关闭打开的文件

13.3 一个简单的文件压缩程序

演示了标准 I/O 操作

13.4 文件 I/O：fprintf()、fscanf()、fgets() 和 fputs()

int fprintf ( FILE* stream, const char* format, ... )

int fscanf ( FILE* stream, const char* format, ... )

类似 printf/scanf，多了流控制

char * fgets ( char* str, int num, FILE* stream )

int fputs ( const char* str, FILE* stream )

前面讲过

13.5 随机访问：fseek() 和 fell()

int fseek ( FILE* stream, long int offset, int origin )

模式	偏移量的起始点
SEEK_SET	文件开始处
SEEK_CUR	当前位置
SEEK_END	文件末尾

fseek(fp, 0L, SEEK SET); // 定位至文件开始处
fseek(fp, 10L, SEEK SET); // 定位至文件中的第 10 个字节
fseek(fp, 2L, SEEK CUR); //从文件当前位置前移 2 个字节
fseek(fp, 0L, SEEK END); // 定位至文件结尾
fseek(fp, -10L, SEEK END); //从文件结尾处回退 10个字节

如果一切正常返回 0，如果出现错误（试图移动到文件范围外），返回 -1。

long int ftell ( FILE* stream )

返回距当前位置文件开始处的位置偏移

/* 与 fseek 配合获取文件大小 */
FILE *fp = fopen("path_of_file", "rb+");
fseek(fp, 0L, SEEK_END);
long int file_size = ftell(fp);

鉴于各个系统的差异，fseek()，ftell() 无法做到与 UNIX 模型保持一致。因此 ANSI 对这些函数降低了要求：

• 在二进制模式中，实现不必支持 SEEK_END 模式。移植性更高的方法是逐字节读取整个文件直到文件末尾。

• 文本模式，保证以下行为

  函数调用	效果
  fseek(fp, 0L, SEEK_SET)	定位至文件开始处
  fseek(fp, 0L, SEEK_CUR)	保持当前位置不动
  fseek(fp, 0L, SEEK_END)	定位至文件结尾
  fseek(fp, ftell-pos, SEEK_SET)	到距文件开始处 ftell-pos 的位置，ftell - pos 是 ftell() 的返回值

int fgetpos ( FILE* stream, fpos_t* pos )

int fsetpos ( FILE* stream, const fpos_t* pos )

解决 fseek()，ftell() 文件大小限制在 long 类型的问题，fpos_t 具体实现取决与平台。

13.6 标准 I/O 的机理

1. 打开文件流
2. 初始化结构和缓冲区
3. 输入/输出函数从缓冲区读取/写入数据，缓冲区满时，更新缓冲区。

13.7 其他标准 I/O 函数

int ungetc(int c, FILE* fp)

把字符放回输入流中。

*int fflush(FILE fp)

将输出缓冲区中所有未写入的数据发送到 fp 指定的输出文件。

int setvbuf(FILE restrict fp, char restrict buf, int mode, size_t size)**

创建一个供标准 I/O 函数使用的缓冲区。

mode

_IOFBF：全缓冲；

_IONBF：无缓冲。

size_t fread ( void* ptr, size_t size, size_t count, FILE* stream )

size_t fwrite ( const void* ptr, size_t size, size_t count, FILE* stream )

处理以二进制形式存储的文件

int feof(FILE* fp)

当上一次输入调用检测到文件结尾时，返回非零。

int ferror(FILE* fp)

当读/写错误时返回非零。