Unix标准IO库相关函数总结之打开关闭流(一)

Unix标准IO类型FILE

在Unix相关的文件IO中几乎所有的函数都用到了文件描述符，文件描述符是打开一个文件时返回的一个可用的最小的文件描述标识。相应的在Unix标准IO相关的函数中，几乎每个函数都用到了FILE数据类型。本小结简单介绍一下FILE结构体的内容。

FILE实际上是一个struct的typedef,可以在/usr/include/stdio.h中找到它的定义为：

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typedef _IO_FILE FILE;

_IO_FILE_的定义在文件/usr/include/libio.h中，我们可以看到它的具体定义为：

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struct _IO_FILE {
  int _flags;           /* High-order word is _IO_MAGIC; rest is flags. */
  #define _IO_file_flags _flags
  /* The following pointers correspond to the C++ streambuf protocol. */
  /* Note:  Tk uses the _IO_read_ptr and _IO_read_end fields directly. */
  char* _IO_read_ptr;   /* Current read pointer */
  char* _IO_read_end;   /* End of get area. */
  char* _IO_read_base;  /* Start of putback+get area. */
  char* _IO_write_base; /* Start of put area. */
  char* _IO_write_ptr;  /* Current put pointer. */
  char* _IO_write_end;  /* End of put area. */
  char* _IO_buf_base;   /* Start of reserve area. */
  char* _IO_buf_end;    /* End of reserve area. */
  /* The following fields are used to support backing up and undo. */
  char *_IO_save_base; /* Pointer to start of non-current get area. */
  char *_IO_backup_base;  /* Pointer to first valid character of backup area */
  char *_IO_save_end; /* Pointer to end of non-current get area. */
  struct _IO_marker *_markers;
  struct _IO_FILE *_chain;
  int _fileno;
#if 0
  int _blksize;
#else
  int _flags2;
#endif
  _IO_off_t _old_offset; /* This used to be _offset but it's too small.  */
#define __HAVE_COLUMN /* temporary */
  /* 1+column number of pbase(); 0 is unknown. */
  unsigned short _cur_column;
  signed char _vtable_offset;
  char _shortbuf[1];
  /*  char* _save_gptr;  char* _save_egptr; */
  _IO_lock_t *_lock;
#ifdef _IO_USE_OLD_IO_FILE
};

从上面的struct中可以观察到FILE中是有文件描述符标志的，即为fileno参数。

打开标准IO流

打开标准文件IO流的方法有如下三个：

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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);

上述三个函数区别以及使用场景说明:

  • fopen的作用是打开一个指定文件路径的文件流。
  • freopen的作用是在一个指定的留上打开一个指定文件。如果当前流已经打开，则先关闭该流；若该流被重定向，则清除重定向。该函数常用于将一个指定的文件打开为一个默认的流，如若想使用printf函数将打印出来的内容输出到一个指定文件中，此时可以讲stdout重定向到指定的文件路径并指定打开模式。
  • fdopen的作用是将一个已经打开的文件描述符(该文件描述符可能是open,dup,socket等获取的)绑定到一个标准IO流上。此函数常用于由管道和网络通信通道函数返回的文件描述符，因为这些无法显式的指定文件。

参数说明：

  • pathname: 文件路径，相对或绝对
  • type： 打开模式（r,w,a,r+,w+,a+以及所有后面加b）

打开模式说明：

  • r : 读模式
  • w : 写模式，在写之前将原有文件内容全部清楚
  • a : 追加模式，offset为文件结尾
  • r+ : 读写模式(不删除文件原有内容，offset初始为文件开头)。如原有文件内容为”123456”,若以此模式打开文件并写入”abc”，此时写入之后的结果是”abc456”。
  • w+ : 读写模式(删除文件原有内容，offset为文件开头).如原有文件内容为”123456”,若以此模式打开文件并写入”abc”，此时写入之后的结果是”abc”。
  • a+ : 读写模式(offset为文件结尾).如原有文件内容为”123456”,若以此模式打开文件并写入”abc”，此时写入之后的结果是”123456abc”。

上述所有的模式后面都加上b表示对二进制文件的操作(rb,wb,ab,rb+,wb+,ab+)。

注意：对于fdopen函数由于文件已经由文件描述符打开，此时w模式时将不清除文件内容，追加模式不常见文件。

当以读写模式打开文件时候，将有一些限制。如果中间没有fflush,fseek,fsetpos以及rewind函数，标注输出之后不能直接进行输入;如果没有fseek,fsetpos或者rewind，或者一个输入没有到达文件尾，则输入操作之后不能跟输出操作。

关闭标准文件流

一般情况下在关闭文件流之前通常先使用fflush刷新缓冲区防止数据丢失，关闭标准文件流使用的函数为:

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#include <stdio.h>
int fclose(FILE* fp);