標準IO庫

標準IO庫處理有很多細節，例如緩沖區分配、以優化的塊長度執行IO等。

1.流和FILE對象

對于標準IO庫，所有操作都是圍繞流進行的，當用標準IO庫打開或創建一個文件時，就使一個流與一個文件相關聯。

流的定向決定讀寫字符是單字節還是多字節字符集(多字節對應寬定向，單字節對應字節定向)。fwide用于設置流的定向：

#include <stdio.h>
#include <wchar.h>
int fwide(FILE *fp, int mode);
/* 返回值：寬定向為正值；字節定向為負值；流是未定向，返回0 */

由于fwide無出錯返回，因此在調用fwide前先清除errno，從fwrite返回時，檢查errno的值。

2.緩沖

為了不頻繁使用write和read，標準IO庫提供了緩沖：

• 全緩沖，填滿標準IO緩沖區后進行實際IO操作
• 行緩沖，遇到換行符或者填滿行緩沖區后進行操作
• 不緩沖，不緩沖，直接輸出

通過下列兩個函數可以對緩沖類型進行修改：

#include <stdio.h>
void setbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf );
int setvbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf, int mode, size_t size);

/* 返回值：成功返回0，失敗返回非0 */

使用mode參數說明所需的緩沖類型：

若不使用緩沖，則忽略buf和size參數。

3.打開流

下列3個函數用于打開流：

#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);
FILE *fdopen(int fd, const char *type);
/* 返回值：成功返回文件指針，失敗返回NULL */

三者區別在于：

• fopen 打開路徑名為pathname的一個指定文件
• freopen 在一個指定的流上打開一個指定的文件，若該流已經打開，則先關閉該流。若該流已經定向，則使用freopen清除該定向。此函數一般用于將指定文件打開為一個預定義的流：標準輸入，輸出和錯誤
• fdopen取一個已有的文件描述符(可能從open，dup，pipe，socket得到此描述符)，并使一個標準IO流與該描述符向結合。此函數常用于創建管道和網絡通信管道函數返回的描述符。

使用fclose可以關閉一個打開的流，在文件被關閉前，沖洗緩沖中的輸出數據，并丟棄緩沖區中任何輸入數據，并且釋放此緩沖區。

一個進程正常終止時，則所有帶未寫緩沖數據的標志IO都會被沖洗，所有打開的標準IO流都被關閉。

4.讀和寫流

打開流之后，可以對其進行讀寫操作。

輸入函數

以下3個函數用于一次讀一個字符：

#include <stdio.h> 
int getc(FILE *fp); 
int fgetc(FILE *fp); 
int getchar(void);
/* 返回值：成功返回下一個字符；若到達尾端或者出錯返回EOF */

getchar等同于getc(stdin)。前兩個函數區別在于，getc可被實現為宏，而fgetc不能，這就意味著：

• getc的參數不應當具有副作用的表達式
• fgetc一定是個函數，可以通過函數指針傳遞給另一個函數
• 調用fgetc所需時間可能比getc更長

輸出函數

對應輸入函數都有一個輸出函數：

#include <stdio.h>
int putc(int c, FILE *fp); 
int fputc(int c, FILE *fp); 
int putchar(int c);
/* 返回值：成功返回c，出錯返回EOF*/

與輸入函數一樣，putchar(c)等同于putc(c,stdout)，putc可以被實現為宏。

5.每次一行IO

下列兩個函數提供每次輸入一行的功能：

#include <stdio.h>
char *fgets(char *restrict buf, int n, FILE *restrict fp); 
char *gets(char *buf);
/* 返回值：成返回buf；若到達尾端或者出錯返回NULL*/

盡量使用fgets防止緩沖區溢出。

對應輸出一行的功能：

#include <stdio.h>
int fputs(const char *restrict str, FILE *restrict fp); 
int puts(const char *str);
/* 返回值：成功返回非負值，出錯返回EOF*/

fputs將一個null字節終止的字符串寫到指定的流，puts除了null，隨后添加了一個換行符到標準輸出。

如果總是使用fgets和fputs，那么久會熟知在每行終止處我們必須字節處理換行符。

6.二進制IO

前面的輸入函數只能一次性讀取一個字節或者一行數據，為了獲得整個結構，提供了下列兩個函數用以執行二進制IO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);

讀寫一個結構體，可以如下：

struct {
    short  count;
    long   total;
    char   name[NAMESIZE];
} item;
if (fwrite(&item, sizeof(item), 1, fp) != 1)
    err_sys("fwrite error");