流和緩沖區的概念理解

• 流（stream）

  A stream is a source or destination of data that may be associated with a disk or other peripheral.

  流（stream）是與磁盤或其它外圍設備關聯的數據的源或目的地。

  Streams are a portable way of reading and writing data. They provide a flexible and efficient means of I/O. A Stream is a file or a physical device (e.g. printer or monitor) which is manipulated with a pointer to the stream.

  流是（表達）讀寫數據的一種可移植的方法，它為一般的I/O操作提供了靈活有效的手段。一個流是一個由指針操作的文件或者是一個物理設備，而這個指針正是指向了這個流。

  C語言中stdin、stdout、stderr分別是標準輸入流、標準輸出流及標準出錯流

• 緩沖區（buffer）

  緩沖區存在于流與具體的設備終端或者存儲介質上的文件之間。

  標準I / O提供緩存的目的是盡可能減少使用read和write調用的數量。

  它也對每個I / O流自動地進行緩存管理。

  標準I / O提供了三種類型的緩存：全緩存、行緩存、無緩存。

  (1)全緩存。在這種情況下，當填滿標準I / O緩存后才進行實際I / O操作。對于駐在磁盤上的文件通常是由標準I / O庫實施全緩存的。在一個流上執行第一次I / O操作時，相關標準I / O函數通常調用malloc獲得需使用的緩存。

  (2)行緩存。在這種情況下，當在輸入和輸出中遇到新行符時，標準I / O庫執行I / O操作。這允許我們一次輸出一個字符（用標準I/O fputc函數），但只有在寫了一行之后才進行實際I / O操作。

  (3)不帶緩存。標準I / O庫不對字符進行緩存。如果用標準I / O函數寫若干字符到不帶緩存
  的流中，則相當于用w r i t e系統調用函數將這些字符寫至相關聯的打開文件上。標準出錯流stderr通常是不帶緩存的，這就使得出錯信息可以盡快顯示出來，而不管它們是否含有一個新行字符。

  ANSI C要求下列緩存特征：
  (1) 當且僅當標準輸入和標準輸出并不涉及交互作用設備時，它們才是全緩存的。
  (2) 標準出錯決不會是全緩存的。

  涉及緩沖區的一些問題： gets是一個不推薦使用的函數。問題在于調用者在使用gets時不能指定緩存的長度。這樣就可能造成緩存越界(如若該行長于緩存長度)，寫到緩存之后的存儲空間中，從而產生不可予料的后果。

  刷新（flush）

  緩存可由標準I / O例程自動地刷新（例如當填滿一個緩存時），或者可以調用函數ff l u s h刷新一個流。

  在U N I X環境中，刷新有兩種意思:

  • 在標準I / O庫方面，刷新意味著將緩存中的內容寫到磁盤上（該緩存可以只是局部填寫的）

  • 在終端驅動程序方面（例如t c f l u s h函數），刷新表示丟棄已存在緩存中的數據。

FILE結構體的定義

在C語言中，通過打開流來關聯流及其目的地，使用的函數是fopen()

該函數返回一個指向文件的指針（FILE *），該指針包含了足夠的可以控制流準確地到達目的地的信息。

將它稱為流控制結構體

/* Definition of the control structure for streams */typedef struct {short level; /* fill/empty level of buffer */unsigned flags; /* File status flags */char fd; /* File descriptor */unsigned char hold; /* Ungetc char if no buffer */short bsize; /* Buffer size */unsigned char *buffer; /* Data transfer buffer */unsigned char *curp; /* Current active pointer */unsigned istemp; /* Temporary file indicator */short token; /* Used for validity checking */} FILE; /* This is the FILE object */

mode參數指令

mode參數功能描述

r	以只讀方式打開文件
w	打開或創建文本文件只寫，對已存在的文件清除原內容
a	追加。打開或創建文本文件，在尾部進行寫
rb	以只讀方式打開二進制文件
wb	打開或創建二進制文件只寫，對已存在的文件清除原內容
ab	追加。打開或創建二進制文件，在尾部進行寫
r+	打開文本文件用于更新（讀和寫）
w+	打開或創建文本文件用于更新，對已存在的文件清除原內容
a+	追加。打開或創建文本文件用于更新，在尾部進行寫
r+b或rb+	打開二進制文件用于更新
w+b或wb+	打開或創建二進制文件用于更新，對已存在的文件清除原內容
a+b或ab+	追加，打開或創建二進制文件更新，在尾部進行寫

文件操作相關函數

fopen

FILE *fopen(const char *filename, const char *mode)

以mode指定模式打開filename指定的文件，并返回一個與之相關的流。操作失敗返回NULL

FILE *fp = fopen('1.txt','r'); //以只讀方式打開名為‘1.txt’的文本文件

freopen

FILE *freopen(const char *filename, const char *mode, FILE *stream)

以mode指定模式打開filename指定文件，并將文件關聯到stream指定的流中,返回stream

fflush

int fflush(FILE *stream)

像它的名字一樣將緩沖區的全部尚未寫入文件的數據寫入到文件中。錯誤則返回EOF，否則返回0。

fflush(NULL); //清洗所有的輸出流

fclose

int fclose(FILE *stream)

將所有未寫入的數據寫入stream中，丟棄緩沖區中的所有未讀輸入數據，并釋放自動分配的全部緩沖區，最后關閉流。錯誤則返回EOF，否則返回0。

remove

int remove(const char *filename)

刪除filename指定的文件，后續試圖打開該文件的操作將失敗。如果刪除失敗返回非0值。

rename

int rename(const char *oldname,const char* *newname)

修改文件的名字。操作失敗返回非0值。

tmpfile

FILE *tmpfile(void)

以模式‘wb+’創建一個臨時文件，當該文件被關閉或者程序正常結束時被自動刪除。如果創建成功函數返回一個流；如果創建失敗則返回NULL。

tmpnam

char tmpnam(char s[L_tmpname])

tmpnam(NULL)函數創建一個與現有文件名都不相同的字符串，并返回一個指向內部靜態數組的指針。

tmpnam(s)把創建的字符串保存到數組s中，并把它作為函數值返回；每次調用時生成不同的名字。

setvbuf

int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int type, int size)

setvbuf的參數：一個指向流的指針，一個期望緩沖區的地址(buf)，緩存的類型(type), 緩存區的字節大小(size)

• type：
  _IOFBF(滿緩沖）：當緩沖區為空時，從流讀入數據。或者當緩沖區滿時，向流寫入數 據。

  _IOLBF(行緩沖）：每次從流中讀入一行數據或向流中寫入一行數據。

  _IONBF(無緩沖）：直接從流中讀入數據或直接向流中寫入數據，而不設置緩沖區。

如果buf不是NULL，則setvbuf將buf所指向的區域作為緩沖區，否則將分配一個緩沖區。size決定緩沖區的長度。若出錯則返回非0值。

setbuf

如果buf的值為NULL，則關閉流stream的緩沖；否則setbuf函數等價于（void）setvbuf(stream,buf,_IOFBF,BUFSIZ);

總結

以上是生活随笔為你收集整理的文件的输入和输出：流和缓冲区的概念和文件操作函数总结的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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