【Linux文件IO】Linux中标准IO的API的描述和基本用法

一、标准IO相关API

1、文件的打开和关闭

注意：

• 总共有6中打开模式，不能自创别的模式，比如 “rw” 是非法的。
  
  注意：
• fclose函数涉及内存释放，不可对同一个文件多次关闭。

示例代码：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>int main(int argc, char const *argv[])
{FILE * fp;// 以只读方式打开文件，要求文件必须存在// fp = fopen("1.txt", "r"); //  文件打开失败 提示： No such file or directory// 以读写方式打开文件，要求文件必须存在// fp = fopen("1.txt", "r+"); //  文件打开失败 提示： No such file or directory// 以只写方式打开文件，不存在就新建，存在则清空fp = fopen("1.txt", "w"); // if (fp == NULL){perror("文件打开失败\n");return -1;}// 关闭文件fclose(fp);return 0;
}

2、文件的读写

//按照数据块来读取数据
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);返回值(重点):成功 返回读取到的完整的数据块的个数失败  -1参数：ptr --》存放读取的内容size(重点) --》要读取的数据块大小，字节nmemb(重点) --》打算读取多少个数据块stream --》要读取的那个文件比如：read(fd,buf,100);  fread(buf,50,2)；  //读取2个数据块，每个数据块50个字节fread(buf,20,5)；  //读取5个数据块，每个数据块20个字节fread(buf,10,10)； //读取10个数据块，每个数据块10个字节fread(buf,1,100)； //读取100个数据块，每个数据块1个字节 情况1：如果文件剩余的字节数>=100个字节，以上四种写法都可以成功读取100个字节区别就是返回值不同情况2：如果文件剩余的字节数<100个字节，以上四种写法都可以成功读取剩余所有的字节区别就是返回值不同size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);返回值(重点): 成功      nmemb是多少，返回值就是多少参数：ptr --》存放要写入的内容size(重点) --》要写入的数据块大小，字节nmemb(重点) --》打算写入多少个数据块stream --》要写入的那个文件总结：无论write还是fwrite写入的字节数搞多了，都会找垃圾凑够需要写的字节数fwrite第三个参数写的是多少，返回值就是多少

示例代码：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>/*fread返回值：返回完整数据块个数fwrite返回值：nmemb是多少，返回值就是多少
*/int main(int argc, char const *argv[])
{FILE *fp = fopen("1.txt", "r+");int ret = 0;  if (fp == NULL){perror("打开文件失败\n");return -1;}char buf[20] = "helloword";// ret = fread(buf, 10, 1, fp); // 读取1个数据块，数据块大小为10个字节  读取的内容是:1234567890// fread(buf, 5, 2, fp); // 读取2个数据块，数据块大小为5个字节 读取的内容是:1234567890// ret = fread(buf, 1, 10, fp); // 读取10个数据块，数据块大小为1个字节  读取的内容是:1234567890// fread(buf, 2, 5, fp); // 读取5个数据块，数据块大小为2个字节 读取的内容是:1234567890// ret = fread(buf, 6, 2, fp);// printf("读取的内容是:%s\n", buf);// printf("fread的返回值ret:%d\n", ret);ret = fwrite(buf, 10, 1, fp);printf("fwrite的返回值ret:%d\n", ret);return 0;
}

用标准IO（fread、fwrite）实现文件拷贝(任何文件均可拷贝)

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>int main(int argc, char const *argv[])
{char buf[100] = {0};int ret = 0;FILE *fp1 = fopen("1.txt", "r+");if (fp1 == NULL){perror("打开文件失败\n");return -1;}FILE *fp2 = fopen("new.txt", "w+");if (fp1 == NULL){perror("新建文件失败\n");return -1;}while (1){bzero(buf, 100);// 每次读取100字节，即读取100个数据块，每个数据块1字节ret = fread(buf, 1, 100, fp1); // 读取完成则退出循环if (ret == 0) {break;}// 写入到目标文件fwrite(buf, 1, ret, fp2);}fclose(fp1);fclose(fp2);return 0;
}

3、文件偏移设置

示例代码：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>int main(int argc, char const *argv[])
{char buf[100] = {0};int ret = 0;FILE *fp1 = fopen("1.txt", "r+");if (fp1 == NULL){perror("打开文件失败\n");return -1;}// 从起始位置往后偏移5个字节,返回值与lseek不一样，0：成功， -1：失败ret = fseek(fp1, 5, SEEK_SET);printf("fseek的返回值是:%d\n", ret); // fseek的返回值是:0// 获取当前光标距离起始位置的字节数printf("当前光标距离起始位置的字节数:%ld\n", ftell(fp1)); // 当前光标距离起始位置的字节数:5// 读取文件，从第六个字节开始读取fread(buf, 1, 5, fp1);// 偏移后读取的数据是:world 若读取数据有误，现在linux中手动删除（rm 1.txt）在新建(vim 1.txt)printf("偏移后读取的数据是:%s\n", buf); // 关闭文件fclose(fp1);return 0;
}

4、fgets fputs fgetc fputc gets puts putchar getchar putc getc

char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);  //按行读取数据，一次最多读取一行(遇到回车结束读取)返回值：成功  返回读取的一行数据的首地址失败  NULL参数：s  --》存放读取到的一行数据size --》打算读取多少字节的数据stream --》要从哪个文件读取一行特点：假如一行只有10个字符fgets(buf,5,myfile); //只能读取4个有效字符,最后一个fgets会帮你填充\0fgets(buf,11,myfile); //前面10个是有效字符,第11个是\0fgets(buf,12,myfile); //前面11个是有效字符(会把回车\n读取,windows上的回车是\r\n),第12个是\0
int fputs(const char *s, FILE *stream);  //往一个文件中写入字符串返回值：成功  >0   失败  -1  参数：s --》要写入的内容stream --》要写入的那个文件  fputs有局限性(char *)，只能写入字符串，但是fwrite可以写任意类型(void *)的数据int fgetc(FILE *stream);  //按字符读取数据，一次只能读取一个字节的数据返回值：读取到的那个字符的ASCII码值失败 -1
int fputc(int c, FILE *stream);  //把c这个字符写入到stream表示的文件中char *gets(char *s);  //只能读取键盘输入的字符串，把字符串保存到s中
int puts(const char *s) //把s这个字符串在标准输出(液晶屏)上打印出来int getc(FILE *stream);   //按字符读取数据，一次只能读取一个字节的数据
int putc(int c, FILE *stream);  //把c这个字符写入到stream表示的文件中int getchar(void);       //从IO缓冲区读取一个字符
int putchar(int c);      //把c代表的字符在液晶屏上打印出来

示例代码：

(1) fgets按行读取数据

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>/*fgets按行读取文件特点：fgets遇到回车就结束读取，并且会把回车也读取出来特点：   假如一行只有10个字符fgets(buf,5,myfile); //只能读取4个有效字符,最后一个fgets会填充\0fgets(buf,11,myfile); //前面10个是有效字符,第11个是\0fgets(buf,12,myfile); //前面11个是有效字符(会把回车\n读取,windows上的回车是\r\n),第12个是\0
*/
int main(int argc, char const *argv[])
{char buf[100] = {0};int ret = 0;FILE *fp1 = fopen("1.txt", "r+");if (fp1 == NULL){perror("打开文件失败\n");return -1;}// 每一轮读取一行数据 // for (int i = 0; i < 3; i++)// {// bzero(buf, 0);//     fgets(buf, 100, fp1);//     printf("buf :%s\n", buf);// }
/* 
原始数据：helloworld你好你最棒 
执行结果：buf :helloworldbuf :你好buf :你最棒 */// 第二个参数需要设置到足够大，否则一直读取第一行数据直至读完才会读取第二行数据bzero(buf, 100);fgets(buf,5,fp1);printf("buf :%s\n", buf);bzero(buf, 100);fgets(buf,5,fp1);printf("buf :%s\n", buf);bzero(buf, 100);fgets(buf,5,fp1);printf("buf :%s\n", buf);
/* 
原始数据：helloworldnihaonihaohelloworld
执行结果：buf :hellbuf :oworbuf :ld
*/// 关闭文件fclose(fp1);return 0;
}

(2) fputs写入数据到文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>int main(int argc, char const *argv[])
{char buf[100] = {0};int ret = 0;FILE *fp1 = fopen("1.txt", "r+");if (fp1 == NULL){perror("打开文件失败\n");return -1;}// 写入字符串fputs("hello", fp1);fputs("world", fp1);fseek(fp1, 0, SEEK_SET);fread(buf, 1, 100, fp1);printf("buf:%s\n", buf);// 关闭文件fclose(fp1);return 0;
}

(3) fgets和fputs另外一个功能(标准输入和标准输出）

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>int main(int argc, char const *argv[])
{char buf[100] = {0};// fgets读取键盘输入的字符串(标准输入)printf("fgets从键盘输入一个字符串:");fgets(buf, 100, stdin);// fputs写入字符串到液晶屏(标准输出)printf("fputs从液晶屏输出一个字符串:");fputs(buf, stdout);return 0;
}/* 
执行结果：fgets从键盘输入一个字符串:nihaofputs从液晶屏输出一个字符串:nihao 
*/

(4) fgetc读取一个字符和fputc写入一个字符

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>int main(int argc, char const *argv[])
{char buf[100] = {0};int ret = 0;FILE *fp1 = fopen("1.txt", "r+");if (fp1 == NULL){perror("打开文件失败\n");return -1;}// 读取一个字节ret = fgetc(fp1);printf("读取到的内容:%c, %d\n", ret, ret);  // 读取到的内容:h, 104fputc('#', fp1);fseek(fp1, 0, SEEK_SET);fread(buf, 1, 100, fp1);printf("写入#后的内容是:%s\n", buf); // 写入#后的内容是:h#lloworld// 关闭文件fclose(fp1);return 0;
}

5、判断是否到达文件末尾

int feof(FILE *stream);返回值：1 表示达到文件末尾

示例代码：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>int main(int argc, char const *argv[])
{char buf[100] = {0};FILE *fp = fopen("1.txt", "r+");if (fp == NULL){perror("打开文件失败\n");return -1;}while(1){bzero(buf, 100);char *ret = fgets(buf, 100, fp);printf("读取到一行的数据:%s\n", buf);// 方法1：通过fgets和fread的返回值判断// if (ret == NULL)// {//     printf("读取完毕\n");//     break;// }// 方法2：使用feof函数判断if (feof(fp) == 1){printf("读取完毕\n");break;}}fclose(fp);return 0;
}/* 执行结果：读取到一行的数据:h#lloworld读取到一行的数据:nihao读取到一行的数据:666666读取完毕 */

6、fprintf和fscanf()

   sprintf 拼接字符串printf  打印字符串
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);  //按照指定格式，把数据合并写入到stream代表的文件中int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);  //按照指定格式，把数据读取出来fscanf读取指定格式的数据
如果指定的格式是%s，fscanf会把整个文件内容都当成是字符串

示例代码：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>int main(int argc, char const *argv[])
{/* fprintf 把字符串拼接好写入指定的文件中 */char read_buf[100] = {0};char *buf = "hello";int year = 2025;float score = 99.9;FILE *fp = fopen("2.txt", "w+");if (fp == NULL){perror("打开文件失败\n");return -1;}fprintf(fp, "%s%d-%f", buf, year, score);// 写完后此时光标移至末尾，需要将光标重新移至开头fseek(fp, 0, SEEK_SET);// 读取文件fread(read_buf, 1, 100, fp);printf("read_buf:%s\n", read_buf); // read_buf:hello2025-99.900002// 关闭文件fclose(fp);/* fscanf 把文件中的内容读取并拆分 */char *write_buf = "2025-01-01";int y,m,d;FILE *fp2 = fopen("3.txt", "w+");if (fp2 == NULL){perror("打开文件失败\n");return -1;}// 写入文件fwrite(write_buf, 1, strlen(write_buf), fp2);// 写入文件时会将光标移至文件末尾。需要将光标重新移至开头fseek(fp2, 0, SEEK_SET);// 把文件中的内容读取并拆分fscanf(fp2, "%d-%d-%d", &y, &m, &d);printf("年:%d\n", y);printf("月:%d\n", m);printf("日:%d\n", d);return 0;
}
/* 
执行结果：read_buf:hello2025-99.900002年:2025月:1日:1 
*/

7、主动刷新缓冲区

正常情况下标准IO是带缓冲区：情况一：缓冲区满了，自动刷新情况二：缓冲区没有满，主函数return退出的时候也会自动刷新缓冲区情况三：fclose关闭文件的时候也会刷新缓冲区
int fflush(FILE *stream);返回值：成功：0   失败：-1

示例代码：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>int main(int argc, char const *argv[])
{int n = 0;FILE *fp = fopen("4.txt", "r+");if (fp == NULL){perror("打开文件失败\n");return -1;}while (1){fwrite("hello", 1, 5, fp);sleep(1);fflush(fp); // 主动刷新缓冲区}fclose(fp);// return 0;
}

二、对比系统IO和标准IO的区别

1、

• 系统IO采用文件描述符来表示文件
• 标准IO采用FILE*来表示文件

2、

 系统IO        0         1            2#define  STDIN_FILENO        0    标准输入--》键盘#define  STDOUT_FILENO       1    标准输出--》液晶屏#define  STDERR_FILENO       2    标准错误输出--》液晶屏标准IO       stdin   stdout      stderrFILE *stdin;          标准输入--》键盘FILE *stdout;         标准输出--》液晶屏  FILE *stderr;         标准错误输出--》液晶屏

3、

• 系统IO没有缓冲区
• 标准IO带缓冲区