第九章輸入輸出與底層接口

1、第九章 輸入輸出與低層接口輸入輸出、串處理、存儲(chǔ)管理等在中都是通過(guò)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)和宏定義實(shí)現(xiàn)的，另外程序還可以與操作系統(tǒng)的接口（低層接口）實(shí)現(xiàn)輸入輸出和存儲(chǔ)管理。文件是在內(nèi)存以外的媒體（或設(shè)備）上的某種形式組織的數(shù)據(jù)集合，可以按文件名來(lái)存取。任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都包括文件系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)文件的組織和存取進(jìn)行管理，對(duì)于來(lái)說(shuō)，一切能進(jìn)行輸入輸出設(shè)備，包括終端打印機(jī)，磁盤等均稱之為文件（外部文件），輸入輸出函數(shù)和低層接口實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存中的程序與文件間的數(shù)據(jù)交換。標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出函數(shù)是通過(guò)操作FILE類型（中定義的結(jié)構(gòu)類型）的指針（稱之為文件指針）實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的存取，用這種方式存取的文件稱流式文件，來(lái)源于流式文件或輸出到流

2、式文件的字節(jié)序列稱為流。流式文件通常是有緩沖區(qū)的。低層接口是通過(guò)操作文件描述符（int整數(shù)）實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的存取，用這種方式存取的文件稱為非流式文件，非流式文件的存取無(wú)緩沖區(qū)，無(wú)格式的。文件處理的一般步驟為：（）首先打開(kāi)文件，建立文件指針或文件描述符與外部文件的聯(lián)系。（）通過(guò)文件指針或文件描述符進(jìn)行讀寫操作，（）關(guān)閉文件，切斷文件指針或文件描述符與外部文件的聯(lián)系。在程序初啟時(shí)，有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流式文件被自動(dòng)打開(kāi)：標(biāo)準(zhǔn)輸入文件（文件指針為stdin），標(biāo)準(zhǔn)輸出文件（文件指針為stdout），標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤文件（文件指針為stderr），它們都對(duì)應(yīng)于終端設(shè)備。 流式文件輸入輸出標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出支持兩種形式的流式文件：

3、文本文件和二進(jìn)制文件。文本文件是分行的字符序列，每行為個(gè)或多個(gè)字符再加上行結(jié)束符（n）組成。由于不同環(huán)境下，文本的表示不一定相同，所以文本流的字符與外部表示的字符之間不一定存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系（例如行結(jié)束符，在有的系統(tǒng)是外部表示為n,r n（兩個(gè)字符）二進(jìn)制文件是一個(gè)內(nèi)部表示的數(shù)據(jù)序列，每個(gè)數(shù)據(jù)都具有相同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。頭文件“說(shuō)明了流式文件處理函數(shù)的原型。 文件的打開(kāi)與關(guān)閉函數(shù)fopen和freopen用來(lái)打開(kāi)文件，fclose用來(lái)關(guān)閉文件。（）FILE *fopen(const char *filename, const char *mode)fopen打開(kāi)名為filename（或文件的路徑）的文

4、件，它返回一個(gè)指向打開(kāi)文件的指針，如果打開(kāi)失敗，則返回NULL，參數(shù)mode指明打開(kāi)文件的方式，它可以是下列值之一：“r” 打開(kāi)用于讀的文本文件（文件必須已經(jīng)存在）“w” 創(chuàng)建（并打開(kāi)）用于寫的文本文件，如果該文件已存在，則被替換為空文件?！癮” 在文件的尾進(jìn)行添加，打開(kāi)或創(chuàng)建用于寫的文本文件?！皉b” 打開(kāi)用于讀的二進(jìn)制文件?！皐b” 創(chuàng)建（并打開(kāi)）用于寫的二進(jìn)制文件?！癮b” 在二進(jìn)制文件的尾部進(jìn)行添加?！皉+” 打開(kāi)用于更新的文本文件（文件必須已經(jīng)存在）?！皐+” 創(chuàng)建用于更新的文本文件，如果該文件存在則被替換為空文件?！癮+” 在文件尾部進(jìn)行添加，打開(kāi)并創(chuàng)建用于更新的文本文件?！皉b+

5、” 對(duì)二進(jìn)制文件進(jìn)行上述操作?！皐b+” “ab+” 加上一個(gè)“其區(qū)別在于由單一的只讀或只寫方式擴(kuò)展為又能寫的方式。但從讀轉(zhuǎn)為寫（或?qū)戅D(zhuǎn)為讀）時(shí)，其間必須調(diào)用fflush或定位函數(shù)。文件名最多允許FILENAME_MAX個(gè)字符，至多有FOPEN_MAX個(gè)文件同時(shí)被打開(kāi)，上述兩上符號(hào)常量是在中定義的常量，所有作為輸入、輸出函數(shù)參數(shù)的符號(hào)常量，都在中定義。以上是ANSI C的規(guī)定，可以看到它能夠處理文本文件或二進(jìn)制文件，但有些目前使用的語(yǔ)言緩沖文件系統(tǒng)不具備上述所有功能，如只能用”r”,”w”,”a”方式處理文本文件，而不能用”rb”,”wb”,”ab”方式處理二進(jìn)制，有如編譯器，不用”r+”.”

6、w+”,”a+”而用”rw”,”wr”,”ab”等，需要查閱相關(guān)資料或上機(jī)調(diào)試。例如：if (fp=fopen(“xx.dat”,”r”)=NULL) printf(“Cannot open %sn”,”xx.dat”); exit(-1);以只讀方式打開(kāi)一個(gè)名為的正文文件，如果打開(kāi)失敗，打印”Cannot open xx.dat”并調(diào)用exit函數(shù)終止運(yùn)行。（） FILE *freopen(const char *filename, const char *mode, FILE *stream)關(guān)閉stream當(dāng)前所代表的文件，按mode指定方式重新建立stream與filename文件的聯(lián)

7、系，函數(shù)的返回值為參數(shù)stream，如果出錯(cuò)，則返回值NULL，此時(shí)老文件被關(guān)閉，freopen主要用于改變stdin，stdout和stderr所聯(lián)系的文件（使標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備轉(zhuǎn)向外存儲(chǔ)設(shè)備）。（）int fclose(FILE *stream)關(guān)閉stream指示的文件，該文件在此之前是由fopen或freopen打開(kāi)的，關(guān)閉文件時(shí)，緩沖區(qū)所有未寫出的數(shù)據(jù)被清倉(cāng)并回收系統(tǒng)分配的輸入輸出緩沖區(qū)，如果出錯(cuò)，返回EOF，否則返回。另外，程序終結(jié)時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)用fclose關(guān)閉所有打開(kāi)的文件。例 拷貝文本文件，命令格式如下： copy source target #include “stdio.h”void

8、 main(int argc, char *argv) int ch; if (argc!=3) printf(“arguments errorn”) exit(-1); if (freopen(argv1,”r”,stdin)=NULL) printf("Can't open %sn",argv1);exit(-1);freopen(argv2,"w", stdout) while(char=getchar(i)<>EOF) putchar(char); fclose(stdin); fcolse(stdout);本例采用freop

9、n改變stdin, stdout 所連接的文件，使 getchar和putchar函數(shù)轉(zhuǎn)向磁盤文件。 除了前面介紹的getchar,putchar,printf,scant 四個(gè)基本的標(biāo)準(zhǔn)文件讀/寫函數(shù)外，還有如下函數(shù)用于輸入輸出： 1. 字符讀/寫函數(shù)：int fgetc(FILE *stream)從流式文件stream中讀取一個(gè)字符并將該字符轉(zhuǎn)換為int返回，到文件尾時(shí) 返回EOF。int fputc(int c,FILE &stream)將c轉(zhuǎn)換為unsigned char 并寫入到流式文件stream中去，它返回寫入的字符，出錯(cuò)時(shí)返回EOF. int getc(FILE *st

10、ream)int putc(int c, FILE * stream)getc和putc的功能分別等同于fgetc和fputc，只不過(guò)它們是宏定義，而不是函數(shù)。int ungetc(int c,FILE * stream) 將c轉(zhuǎn)化為unsigned char ,并且送到流式文件stream，c將在下一次被讀入，對(duì)于一個(gè)流式文件，只保證回送一個(gè)字符且EOF不能被回送，該函數(shù)返回回送的字符，或者在出錯(cuò)時(shí)返回EOF。例2 用gefc，putc重寫例# include <stdio.h>void main(int argc,char *argv)FILE *fin,*fout;if (a

11、rgc!=3)printf("Argument errorn");exit(-1);if (fin=fopen(argv1,"r")=NULL)printf("Can't open %sn",argv1);exit(-1);if (fout=fopen(argv2,"w")=NULLprintf("Cant't open %sn",argv2);exit(-1);while(! feof(fin)putc(getc(fm),fout);fclose(fin);fclose(fou

12、t);函數(shù)feof用來(lái)測(cè)試文件尾。例3，例4，p299,p3002. 格式輸入/輸出函數(shù)int fprintf(FILE *stream, const cha*format,.)int sprintf(char*s,const char*format,.)int fscanf(FILE*stream, const char*format,.)int sscanf(char *s, const char*format,.)fprintf和sprintf類似于printf, 只不過(guò)fpintf的輸出結(jié)果是寫到文件stream中去，sprintf的結(jié)果寫到字符串s中去，而printf只寫到stdou

13、t。fscanf和sscanf類似于scanf，而fscanf的輸入流來(lái)源于文件stream,sscanf來(lái)源于字符串s,scanf的輸入流來(lái)源于stdin。例5，例6，p307, p308 字符串輸入輸出函數(shù)char *fgets(char *s, int n, FILE *stream)char *gets(char *s)int fputs(const char *s, FILE *stream)int puts(const char *s)fgets從流式文件stream讀入n-1個(gè)字符到數(shù)組s中去，如果讀入的字符不是n-1個(gè)就遇到行結(jié)束符，則停止讀入，被讀到的字符（包括行結(jié)束符）均存

14、入到數(shù)組s中，且在串尾補(bǔ)上0作為結(jié)尾。fgets返回s，遇到文件尾或出錯(cuò)返回NULL。gets從stdin中讀一行至數(shù)組s中，它將結(jié)尾的行結(jié)束符改為0。該函數(shù)返回s，遇到文件尾或出錯(cuò)返回NULL。fputs將字符串s輸出到流式文件stream中，串的未尾不添加換行n，它返回非負(fù)值，出錯(cuò)時(shí)返回EOF。Puts將字符串和一個(gè)n字符寫到stdout中，出錯(cuò)時(shí)返回EOF，否則返回一個(gè)非負(fù)數(shù)。例 P304 例10 P305成組輸入輸出函數(shù)應(yīng)用中需要把成組的數(shù)據(jù)寫到文件中去或從文件讀到內(nèi)存中來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)fread和fwrite提供了這種功能，它們通常用于讀寫二進(jìn)制文件，被讀寫的數(shù)據(jù)可以是一個(gè)結(jié)構(gòu)或數(shù)組，也

15、可以是一個(gè)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)，總之，要求文件中每一組數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)長(zhǎng)度相同。fread和fwrite的原型如下：Size-t fread(void *ptr, size-t size, size_t nobj, FILE *stream)Size-t fwrite(const void *ptr, size-t size, size_t nobj, FILE *stream)fread從流式文件stream中讀取至多nobj個(gè)大小為size的對(duì)象到ptr所指示的數(shù)組中，它返回讀到的對(duì)象的數(shù)目，返回值可以小于nobj所要求的對(duì)象數(shù)，如需要確定是否到文件尾或出錯(cuò)，可以使用函數(shù)feof和ferror.fwrite

16、將ptr所指示的數(shù)組nobj個(gè)大小為size的對(duì)象寫到流式文件中去，返回寫出的對(duì)象的數(shù)目，出錯(cuò)時(shí)返回值小于nobj。例P309 P311 文件的隨機(jī)存取上節(jié)介紹的讀寫函數(shù)是順序地讀取或?qū)懭胛募?，即每次讀寫均以上次讀或?qū)懞蟮奈恢米鳛槠瘘c(diǎn)，然而有時(shí)程序需要從文件的任意位置開(kāi)始讀寫，利用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中提供了定位函數(shù)可實(shí)現(xiàn)流式文件的隨機(jī)讀寫，它們的原型為：int fseek(FILE *stream, long offset, int origin)long ftell(FILE *stream)void rewind(FILE *stream)int fgetpos(FILE *stream, fops_

17、t *ptr)int fsetpos(FILE *stream, const fops_t *ptr)fseek設(shè)置在流式文件中的讀寫位置，隨后的讀寫以該位置開(kāi)始，參數(shù)origin是距離起始位置標(biāo)志。Offset是距起始位置的偏移量。對(duì)二進(jìn)制文件，origin可以是SEEK_SET,SEEK_CUR或SEEK_END(“stdio.h”中定義的常數(shù)分別是0,1,2)。如fseek(fp,10L,0); 將位置指針移到離文件開(kāi)始處個(gè)字節(jié)處。 fseek(fp,-20L,1); 將位置指針從當(dāng)前位置向后移個(gè)字節(jié)處。 fseek(fp,-50L,2); 將位置指針從文件末尾前移個(gè)字節(jié)處。Fseek在

18、正常情況下返回，出錯(cuò)時(shí)返回非。Ftell返回文件stream的當(dāng)前讀寫位置，出錯(cuò)時(shí)返回-1L。Rewind重新將與stream相聯(lián)系的文件定位在開(kāi)始位置上，并清除文件結(jié)束標(biāo)志和錯(cuò)誤標(biāo)志。Fgetpos將stream的當(dāng)前位置記錄到*ptr中，供以后的fgsetpos使用。該函數(shù)正常返回，出錯(cuò)時(shí)返回非。Ptr是fpos_t類型的指針，fpos_t是適合于記錄位置值的類型，由實(shí)現(xiàn)定義。Fsetpos將文件指針stream設(shè)置到fgetpos中*ptr所記錄的位置上，正常返回，出錯(cuò)返回非。 其它有關(guān)函數(shù)在頭文件”stdio.h”中還說(shuō)明了一些與流式文件相關(guān)的函數(shù)。int fflush （FILE *

19、stream）如果被打開(kāi)的stream用作輸出，函數(shù)fflush使stream緩沖區(qū)的內(nèi)容被寫到相應(yīng)的文件中去（清倉(cāng)）。如果被打開(kāi)的stream用作輸入，則fflush將清除緩沖區(qū)的內(nèi)容。Stream還可以為空。Fflush（）對(duì)所有的輸出緩沖區(qū)清倉(cāng)。Fflush正常返回，出錯(cuò)時(shí)返回EOF。Int remove(const char *filename)刪除filename所指定的文件，如果指定的文件是被打開(kāi)的，則不能刪除它。文件被刪除時(shí)返回，否則返回非。Int rename（const char *oldname, const char *newname）將名為oldname的文件換名為ne

20、wname，如果換名成功返回，否則返回非。FILE *tmpfile(void)以”wb+”方式創(chuàng)建并打開(kāi)一個(gè)臨時(shí)文件，關(guān)閉該文件或在程序運(yùn)行結(jié)束時(shí)所創(chuàng)建的文件被自動(dòng)刪除，創(chuàng)建成功返回文件指針，否則返回NULL。Char *tmpnam(char sL_tmpnam)創(chuàng)建一個(gè)新的文件名，數(shù)組s存放文件名。Int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size)允許用戶控制指定的stream緩沖區(qū)。Void setbuf(FILE * stream, char *buf)同上void clearerr(FILE *stream)清除s

21、tream文件尾標(biāo)志和錯(cuò)誤標(biāo)志。Int feof(FILE *stream)如果stream的文件尾標(biāo)志被置位，則返回。Int ferror(FILE *stream)如果stream的錯(cuò)誤標(biāo)志被置位，則返回非。Void perror(const char *s)打印參數(shù)s與錯(cuò)誤號(hào)errno相對(duì)應(yīng)的信息，在頭文件”errno.h”中定義。 輸入輸出的低層接口計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種資源均由統(tǒng)一管理，若要使用這些資源，必須向發(fā)出請(qǐng)求，然后由響應(yīng)這些請(qǐng)求，為此，必須提供一些接口，使外層軟件和用戶程序能通過(guò)這些接口方便地使用提供的各種功能，稱為系統(tǒng)調(diào)用。 文件的創(chuàng)建、打開(kāi)、關(guān)閉和刪除文件的創(chuàng)建當(dāng)程序員希望創(chuàng)建一個(gè)新文件或重寫一個(gè)老文件時(shí)，可使用低層接口creat，其原型如下：int creat(char *name, int perms)其中參數(shù)name是用戶要建立的新文件名（包括路徑名在內(nèi)），perms是用戶指定的新文件存取權(quán)限，不同的對(duì)它的解釋不同。在TC中， 表示只讀 表示只