6.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程

本章前面幾節(jié)所述的文件及I/O讀寫(xiě)都是基于文件描述符的。這些都是基本的I/O控制，是不帶緩存的。而本節(jié)所要討論的I/O操作都是基于流緩沖的，它是符合ANSIC的標(biāo)準(zhǔn)I/O處理，這里有很多函數(shù)讀者已經(jīng)非常熟悉了（如printf()、scantf()函數(shù)等），因此本節(jié)中僅簡(jiǎn)要介紹最主要的函數(shù)。

前面講述的系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)直接提供的函數(shù)接口。因?yàn)檫\(yùn)行系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，Linux必須從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)的請(qǐng)求，然后再返回到用戶態(tài)，所以應(yīng)該盡量減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)，從而提高程序的效率。

標(biāo)準(zhǔn)I/O提供流緩沖的目的是盡可能減少使用read()和write()等系統(tǒng)調(diào)用的數(shù)量。標(biāo)準(zhǔn)I/O提供了3種類(lèi)型的緩沖存儲(chǔ)。

n 全緩沖：在這種情況下，當(dāng)填滿標(biāo)準(zhǔn)I/O緩存后才進(jìn)行實(shí)際I/O操作。存放在磁盤(pán)上的文件通常是由標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)實(shí)施全緩沖的。在一個(gè)流上執(zhí)行第一次I/O操作時(shí)，通常調(diào)用malloc()就是使用全緩沖。

n 行緩沖：在這種情況下，當(dāng)在輸入和輸出中遇到行結(jié)束符時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)執(zhí)行I/O操作。這允許我們一次輸出一個(gè)字符（如fputc()函數(shù)），但只有寫(xiě)了一行之后才進(jìn)行實(shí)際I/O操作。標(biāo)準(zhǔn)輸入和標(biāo)準(zhǔn)輸出就是使用行緩沖的典型例子。

n 不帶緩沖：標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)不對(duì)字符進(jìn)行緩沖。如果用標(biāo)準(zhǔn)I/O函數(shù)寫(xiě)若干字符到不帶緩沖的流中，則相當(dāng)于用系統(tǒng)調(diào)用write()函數(shù)將這些字符全寫(xiě)到被打開(kāi)的文件上。標(biāo)準(zhǔn)出錯(cuò)stderr通常是不帶緩存的，這就使得出錯(cuò)信息可以盡快顯示出來(lái)，而不管它們是否含有一個(gè)行結(jié)束符。

在下面討論具體函數(shù)時(shí)，請(qǐng)讀者注意區(qū)分以上的三種不同情況。

6.5.1基本操作

1．打開(kāi)文件

（1）函數(shù)說(shuō)明。

打開(kāi)文件有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，分別為：fopen()、fdopen()和freopen()。它們可以以不同的模式打開(kāi)，但都返回一個(gè)指向FILE的指針，該指針指向?qū)?yīng)的I/O流。此后，對(duì)文件的讀寫(xiě)都是通過(guò)這個(gè)FILE指針來(lái)進(jìn)行。其中fopen()可以指定打開(kāi)文件的路徑和模式，fdopen()可以指定打開(kāi)的文件描述符和模式，而freopen()除可指定打開(kāi)的文件、模式外，還可指定特定的I/O流。

（2）函數(shù)格式定義。

fopen()函數(shù)格式如表6.14所示。

表6.14 fopen()函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)

其中，mode類(lèi)似于open()函數(shù)中的flag，可以定義打開(kāi)文件的訪問(wèn)權(quán)限等，表6.15說(shuō)明了fopen()中mode的各種取值。

表6.15 mode取值說(shuō)明

注意在每個(gè)選項(xiàng)中加入b字符用來(lái)告訴函數(shù)庫(kù)打開(kāi)的文件為二進(jìn)制文件，而非純文本文件。不過(guò)在Linux系統(tǒng)中會(huì)自動(dòng)識(shí)別不同類(lèi)型的文件而將此符號(hào)忽略。

fdopen()函數(shù)格式如表6.16所示。

表6.16 fdopen()函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)

freopen()函數(shù)格式如表6.17所示。

表6.17 freopen()函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)