Linux C编程--打开和关闭流

以下函数用于打开和关闭一个流。
#include <stdio.h>
FILE * fopen (const char *pathname, const char *opentype);
int fclose (FILE *stream);
FILE * freopen (const char *pathname, const char *opentype, FILE *stream);

fopen()打开由pathname指定的文件并创建一个与之相连的流。如果该文件不存在，则创建一个新文件。如果打开文件成功，它返回指向此流的指针，否则返回空指针NULL。
 
opentype参数是一字符串，它控制文件打开的方式，其值只能是下述字符串之一：

"r"：为读而打开一个已存在的文件，文件位置定位于文件开始。

"w"：为写而打开一个文件。如果文件存在，则将它的长度截为0，也即文件将被重新写过；如果文件不存在，则创建一个新文件。

"a"：为在文件尾添加内容而打开文件。若文件存在，原来的内容不变且输出添加在文件的末尾；否则，创建一个新文件。

"r+"：为更新（既读又写）而打开一个已存在的文件，文件原有内容不变，文件位置定位于文件开始。

"w+"：为更新（既读又写）而打开一个文件，若文件已存在，其长度被截至0；否则，创建一个新文件。

"a+"：为更新（既读又写）而打开一个文件，若文件已存在，原内容不变；否则，创建一个新文件。用于读的初始文件位置定位于文件开始，但输出总是添加在文件的末尾。
其中，字母r、w和a分别代表read、write和append。字符“+”指明为更新而打开一个文件，当以这种方式打开一个文件时，对它既可写也可读。

以添加方式（"a"或"a+"方式）打开的文件，不管文件的当前位置如何，所写出的数据总是顺序地附加在文件的末尾，因此不可能覆盖文件原来的内容。其文件位置只用于控制从文件中读数据。

打开的流通过调用fclose()来关闭。fclose()关闭参数stream指定的流，并中断与对应文件的连接。在流被关闭之前，所有缓冲的输出将被写出。关闭一个流后就不能再对它进行任何操作。

fclose()调用成功返回0，否则返回EOF并置errno指明错误。

当调用fclose()关闭一输出流时，对错误情形进行检查很重要，因为此时可能检测到真实的错误。例如，当fclose()将缓冲区中剩余的数据写出时，它可能得到磁盘空间已满的错误，如果不检测的话，就有可能丢失文件的内容。

进程从main()退出或调用exit()正常终止时（5.4节），所有打开的流都将自动被关闭。但为了确保输出数据的完整性，编写程序时仍然应当在进程结束前明显地调用fclose()。因为当进程以其他非正常方式终止时，例如调用abort()流产程序（5.4.3节）或由于致命信号（7.2节），文件没有正常关闭，输出缓冲区中的数据将不会被写出，从而可能导致文件不完整。2.7节会更详细地讲述流缓冲的问题。

freopen()重新打开pathname指定的文件，它的作用类似于fclose()和fopen()的合并。如果stream指定的流是打开的，它首先关闭该流，忽略任何错误，然后按opentype所给方式如同fopen()一样打开参数pathname指定的文件，并使之与stream给定的同一个流相连。freopen()调用成功返回指向流的指针，否则返回NULL并置errno指明错误。

freopen()一般用于连接标准流stdin、stdout、stderr至一个我们选择的文件。它对那种难以对标准流进行编程的程序很有用。

下面给出两个例子用于说明

1.fopen和fclose函数的使用方法

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
    FILE    *fp;
    int        iflag;
    if(argc<=1)
    {
        printf("usage: %s filename
",argv[0]);
        return 1;
    }
    fp=fopen(argv[1],"r");
    if(fp==NULL)
    {
        printf("Open  file %s failed!", argv[1]);
        return 2;
    }
    printf("Open file %s successfully!
",argv[1]);
    iflag=fclose(fp);
    if(iflag==0)
        {
            printf("Close file %s successfully!
",argv[1]);
            return 0;
        }
    else
        {
            printf("Close file %s failed! ", argv[1]);
            return 3;
        }
}

2.fcloseall函数的使用方法

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
    FILE    *fp1, *fp2;
    if((fp1=fopen("file1.txt","w"))==NULL)
    {
        printf("Open file1.txt failed!
");
        return 1;
    }
    if((fopen("file2.txt","w"))==NULL)
    {
        printf("Open  file2.txt failed!
");
        return 2;
    }
    if(fcloseall()==EOF)
        {
            printf("close fil1.txt file2.txt failed!
");
            return 3;
        }
    else
        printf("streams closed successfully!
");
    return 0;
}

下面介绍“读和写流”

流与缓冲    

   流I/O是由C语言的标准函数提供的，这些I/O可以替代系统中提供的read和write函数。事实上流I/O的内部封装了这两个基本的文件读写系统调用。使用流I/O在某些程度上来讲要方便一些，这些I/O在效率上没有特别大的差异。

        基于流的操作最终会调用read或者write函数进行操作。为了使程序的运行效率最高，流对象通常会提供缓冲区，以减少调用系统I/O库函数的次数。

        基于流的I/O提供以下2种缓冲：

1，全缓冲：直到缓冲区填满，才调用系统I/O函数。对于读操作来说，直到读入的内容的字节数等于缓冲区大小或者文件以经到达结尾，才进行I/O操作将外存文件内容读入缓冲区；对于写操作来说，直到缓冲区填满，才进行实际的I/O操作将缓冲区内容写到外存文件中。磁盘文件通常是全缓冲的。

2，行缓冲：直到遇到换行符 才调用系统I/O函数。对于读操作来说，遇到换行符 才进行I/O操作，将所读内容写入缓冲区；对于写操作来说，遇到换行符 才进行I/O操作，将缓冲区内容写到外存。由于缓冲区大小是有限制的，所以当缓冲区填满时即使没有遇到 ，也同样会进行实际的I/O操作。标准输入stdin和标准输出stdout都默认是行缓冲的。

3，无缓冲：灭有缓冲区，数据会立即读入或者输出到外存文件和设备上。标准出错stderr是无缓冲的，这样也能保证错误提示和输出能及时地反馈给用户，供用户排除错误。

 

以字符为单位读写数据

       每次读写一个字符数据的I/O方式称为每次一个字符的I/O。Linux下使用fgetc函数获得一个字符，其函数原型如下：

             #include<stdio.h>

             int fgetc(FILE*fp);

函数如果执行成功则返回该字符的ASCLL值，如果执行失败，则返回EOF。

Linux环境下使用fputc函数输出一个字符数据，函数原型如下：

#include<stdio.h>

int fputc(int c,FILE*fp)

第一个参数表示想要输出的字符的ASCLL值（源），第二个参数表示想要输出的文件流（目的地）。

 

以行为单位读写数据

      当输入内容遇到 时则将流中 之前的内容送到缓冲区中的I/O方式称为每一次行的I/O。Linux使用下列函数提供一次读入一行的功能。

#include<stdio.h>

char*fgets(char *restrict buf,int n,FILE*restrict fp);

char*gets(char*);

fgets函数的第一个参数表示存放读入的缓冲区，第二个参数n表示读入的字符个数，此参数的最大值不能超过缓冲区的长度。fgets函数一直读，直到遇到 为止，如果在n-1个字符內未遇到换行符，则只读入n-1个字符。最后一个字符用于存储字符串结束标志.需要注意的是fgets函数会将‘ ’换行符也读进缓冲区中，因此缓冲区的实际有效内容应该是缓冲区实际字节数（不包括‘’）减1.fgets函数的第三个参数是需要读入的流对象。

          fgets函数的换回值有以下两种情况：1，成功读取一行，返回缓冲区的首地址。2，读取出错或者文件已经到达结尾则返回NULL。

gets函数和fgets函数类似，该函数从标准输入流中读取一行并将其存入一个缓冲区，并不将‘ ’读进缓冲区中。gets函数的返回值和fgets相同。

       Linux 环境下用fputs函数和puts函数实现输出一行字符串，其函数原型如下：

#include<stdio.h>

int fputs(const char*restrict str,FILE *restrict fp);

int puts(const char*str);

fputs函数的第一个参数表示存放输出内容的缓冲区，第二个参数表示要输出的文件。如果执行成功则返回输出的字节数，失败返回-1。puts函数用与向标准输出输出一行字符串，其参数和fputs函数的第一个参数相同，如果成功输出，则返回输出的字节数，失败则返回-1，值得注意的是，虽然gets函数不读入 ，但是puts函数却输出 。fputs和puts函数都不输出字符串的结束符‘’。对于I/O来说，fputs函数和fgets函数的搭配是安全又可靠的。

下面给出两个实例

1.字符读写

#include <stdio.h>

#define BEGIN 1;

int main(int argc, char *argv[])
{
    int c, characters, lines, words, state;
    state=0;
    characters=words=lines=0;
    while((c=getchar())!='0')
    {
        characters++;
        switch(c)
        {
        case '
':
            lines++;
            state=0;
            break;
        case ' ':
            state=0;
            break;
        case '	':
            state=0;
            break;
        default:
            if(state==0)
                {
                    state=BEGIN;
                    words++;
                }
            break;
        }
    }
    printf("Thereis %d characters, %d words ,%d lines.
",characters, words, lines);

}

2.行读写

#include <stdio.h>
int main(int argc , char *argv[])
{
    char buf[1024];
    FILE    *fp;
    if(argc<=1)
    {
        printf("usage: %s filename
",argv[0]);
        return 1;
    }
    if((fp=fopen(argv[1], "r"))==NULL)
    {
        printf("File open error. 
");
        return 2;
    }
    while((fgets(buf,1024,fp))!=0)
        puts(buf);
    return 0;
}