1.文件 标准IO库

1. 标准I/O库概述

• 标准I/O库：由Dennis Ritchie在1975年设计，是C语言标准库的一部分，提供了一组用于文件操作的函数。
• 头文件：stdio.h，位于/usr/include/stdio.h。
• 标准输入输出设备：
  • 标准输入（stdin）：默认是键盘（/dev/input）。
  • 标准输出（stdout）：默认是显示器。
• 文件操作：在Linux中，I/O操作都是对文件的操作，标准I/O库是对文件I/O的封装，提供了缓冲机制，减少系统调用的开销。

2. 文件的概念与类型

• 文件的作用：用于存储数据（数据和指令）。
• Linux中的文件类型：
  • d：目录
  • -：普通文件
  • l：符号链接
  • p：管道
  • s：套接字
  • c：字符设备文件
  • b：块设备文件

3. 标准I/O库的函数分类

• 文件操作函数：
  • fopen：打开文件
  • fclose：关闭文件
• 字符操作函数：
  • fgetc：从文件中读取一个字符
  • fputc：向文件中写入一个字符
• 行操作函数：
  • fgets：从文件中读取一行
  • fputs：向文件中写入一行
• 块操作函数：
  • fread：从文件中读取一块数据
  • fwrite：向文件中写入一块数据
• 文件定位函数：
  • fseek：移动文件指针
  • ftell：获取当前文件指针的位置
  • rewind：将文件指针重置到文件开头

4. 缓冲机制

• 行缓冲：
  • 缓冲区大小：1KB
  • 刷新条件：
    • 遇到\n
    • 缓冲区满
    • 程序结束
    • 调用fflush(stdout)
  • 主要用于终端交互（如stdout）。
• 全缓冲：
  • 缓冲区大小：4KB
  • 刷新条件：
    • 缓冲区满
    • 程序结束
    • 调用fflush(fp)
  • 主要用于文件读写。
• 无缓冲：
  • 缓冲区大小：0KB
  • 数据直接刷新，不经过缓冲区。
  • 主要用于错误信息输出（如stderr）。

5. 文件操作步骤

1. 打开文件：使用fopen函数，返回一个FILE*指针。
2. 读写操作：
   • 使用fgetc、fputc、fgets、fputs、fread、fwrite等函数进行读写。
3. 关闭文件：使用fclose函数关闭文件。

6. 文件定位

• fseek：
  • 功能：移动文件指针。
  • 参数：
    • stream：文件流指针。
    • offset：偏移量（正数向文件末尾偏移，负数向文件开头偏移）。
    • whence：起始位置（SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END）。
• ftell：
  • 功能：获取当前文件指针的位置。
• rewind：
  • 功能：将文件指针重置到文件开头。

7. 常见函数详解

• fopen：
  • 模式：
    • r：只读
    • r+：读写
    • w：只写（文件不存在则创建，存在则清空）
    • w+：写读（文件不存在则创建，存在则清空）
    • a：追加写（文件不存在则创建，存在则追加）
    • a+：追加读写（文件不存在则创建，存在则追加）
• fgetc/fputc：
  • fgetc：从文件中读取一个字符。
  • fputc：向文件中写入一个字符。
• fgets/fputs：
  • fgets：从文件中读取一行。
  • fputs：向文件中写入一行。
• fread/fwrite：
  • fread：从文件中读取一块数据。
  • fwrite：向文件中写入一块数据。

8. 练习与作业

• 练习1：使用fgetc和fputc实现类似cat命令的功能。
• 练习2：使用fgetc和fputc实现文件拷贝功能。
• 练习3：使用fgets和fputs实现用户输入并显示输出，输入quit时程序结束。
• 作业1：使用fread和fwrite实现文件拷贝功能。
• 作业2：统计文本文件中a-z字母出现的次数。

9. 其他注意事项

• 文件结束判断：
  • 使用EOF宏或feof函数判断文件是否结束。
  • feof函数需要在一次I/O操作后调用。
• 错误处理：
  • 使用ferror检测流是否出错。
  • 使用clearerr清除错误标记。

10. 总结

标准I/O库提供了丰富的函数用于文件操作，理解缓冲机制、文件定位、文件类型等概念对于高效使用这些函数至关重要。通过练习和作业，可以加深对标准I/O库的理解和应用。