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

流和缓冲区的概念理解

流（stream）

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

流（stream）是与磁盘或其它外围设备关联的数据的源或目的地。

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（表达）读写数据的一种可移植的方法，它为一般的I/O操作提供了灵活有效的手段。一个流是一个由指针操作的文件或者是一个物理设备，而这个指针正是指向了这个流。

C语言中stdin、stdout、stderr分别是标准输入流、标准输出流及标准出错流
缓冲区（buffer）

缓冲区存在于流与具体的设备终端或者存储介质上的文件之间。

标准I / O提供缓存的目的是尽可能减少使用read和write调用的数量。

它也对每个I / O流自动地进行缓存管理。

标准I / O提供了三种类型的缓存：全缓存、行缓存、无缓存。

(1)全缓存。在这种情况下，当填满标准I / O缓存后才进行实际I / O操作。对于驻在磁盘上的文件通常是由标准I / O库实施全缓存的。在一个流上执行第一次I / O操作时，相关标准I / O函数通常调用malloc获得需使用的缓存。

(2)行缓存。在这种情况下，当在输入和输出中遇到新行符时，标准I / O库执行I / O操作。这允许我们一次输出一个字符（用标准I/O fputc函数），但只有在写了一行之后才进行实际I / O操作。

(3)不带缓存。标准I / O库不对字符进行缓存。如果用标准I / O函数写若干字符到不带缓存
的流中，则相当于用w r i t e系统调用函数将这些字符写至相关联的打开文件上。标准出错流stderr通常是不带缓存的，这就使得出错信息可以尽快显示出来，而不管它们是否含有一个新行字符。

ANSI C要求下列缓存特征：
(1) 当且仅当标准输入和标准输出并不涉及交互作用设备时，它们才是全缓存的。
(2) 标准出错决不会是全缓存的。

涉及缓冲区的一些问题： gets是一个不推荐使用的函数。问题在于调用者在使用gets时不能指定缓存的长度。这样就可能造成缓存越界(如若该行长于缓存长度)，写到缓存之后的存储空间中，从而产生不可予料的后果。

刷新（flush）

缓存可由标准I / O例程自动地刷新（例如当填满一个缓存时），或者可以调用函数ff l u s h刷新一个流。

在U N I X环境中，刷新有两种意思:
- 在标准I / O库方面，刷新意味着将缓存中的内容写到磁盘上（该缓存可以只是局部填写的）
- 在终端驱动程序方面（例如t c f l u s h函数），刷新表示丢弃已存在缓存中的数据。

FILE结构体的定义

在C语言中，通过打开流来关联流及其目的地，使用的函数是fopen()

该函数返回一个指向文件的指针（FILE *），该指针包含了足够的可以控制流准确地到达目的地的信息。

将它称为流控制结构体

/* 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参数指令

mode参数	功能描述
r	以只读方式打开文件
w	打开或创建文本文件只写，对已存在的文件清除原内容
a	追加。打开或创建文本文件，在尾部进行写
rb	以只读方式打开二进制文件
wb	打开或创建二进制文件只写，对已存在的文件清除原内容
ab	追加。打开或创建二进制文件，在尾部进行写
r+	打开文本文件用于更新（读和写）
w+	打开或创建文本文件用于更新，对已存在的文件清除原内容
a+	追加。打开或创建文本文件用于更新，在尾部进行写
r+b或rb+	打开二进制文件用于更新
w+b或wb+	打开或创建二进制文件用于更新，对已存在的文件清除原内容
a+b或ab+	追加，打开或创建二进制文件更新，在尾部进行写

文件操作相关函数

fopen

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

以mode指定模式打开filename指定的文件，并返回一个与之相关的流。操作失败返回NULL

FILE *fp = fopen('1.txt','r');  //以只读方式打开名为‘1.txt’的文本文件

freopen

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

以mode指定模式打开filename指定文件，并将文件关联到stream指定的流中,返回stream

fflush

int fflush(FILE *stream)

像它的名字一样将缓冲区的全部尚未写入文件的数据写入到文件中。错误则返回EOF，否则返回0。

fflush(NULL);    //清洗所有的输出流

fclose

int fclose(FILE *stream)

将所有未写入的数据写入stream中，丢弃缓冲区中的所有未读输入数据，并释放自动分配的全部缓冲区，最后关闭流。错误则返回EOF，否则返回0。

remove

int remove(const char *filename)

删除filename指定的文件，后续试图打开该文件的操作将失败。如果删除失败返回非0值。

rename

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

修改文件的名字。操作失败返回非0值。

tmpfile

FILE *tmpfile(void)

以模式‘wb+’创建一个临时文件，当该文件被关闭或者程序正常结束时被自动删除。如果创建成功函数返回一个流；如果创建失败则返回NULL。

tmpnam

char tmpnam(char s[L_tmpname])

tmpnam(NULL)函数创建一个与现有文件名都不相同的字符串，并返回一个指向内部静态数组的指针。

tmpnam(s)把创建的字符串保存到数组s中，并把它作为函数值返回；每次调用时生成不同的名字。

setvbuf

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

setvbuf的参数：一个指向流的指针，一个期望缓冲区的地址(buf)，缓存的类型(type), 缓存区的字节大小(size)

type：
_IOFBF(满缓冲）：当缓冲区为空时，从流读入数据。或者当缓冲区满时，向流写入数据。

_IOLBF(行缓冲）：每次从流中读入一行数据或向流中写入一行数据。

_IONBF(无缓冲）：直接从流中读入数据或直接向流中写入数据，而不设置缓冲区。

如果buf不是NULL，则setvbuf将buf所指向的区域作为缓冲区，否则将分配一个缓冲区。size决定缓冲区的长度。若出错则返回非0值。

setbuf

如果buf的值为NULL，则关闭流stream的缓冲；否则setbuf函数等价于（void）setvbuf(stream,buf,_IOFBF,BUFSIZ);