IO的详细介绍

IO是输入input输出output的首字母缩写形式，直观意思是计算机输入输出，它描述的是计算机的数据流动的过程，因此IO第一大特征是有数据的流动；另外，对于一次IO，它究竟是输入还是输出，是针对不同的主体而言的，不同的主体有不同的描述。例如，甲乙两人交谈，甲将大脑中的想法通过声带震动，继而通过声波传入乙的耳朵，乙通过耳膜的震动再由神经将信号解析到大脑，这个数据流动的过程对甲而言是输出，对乙而言是输入。

因此，理解IO一定要弄清楚所要研究的本体。

学习的目的就是为了将数据存储以及对于文件的操作。

IO的分类

1、标准IO（高级磁盘IO）

2、文件IO（低级磁盘IO）

标准IO与文件IO的区别

文件I/O 又称为低级磁盘I/O，遵循POSIX相关标准。任何兼容POSIX标准的操作系统上都支持文件I/O。标准I/O被称为高级磁盘I/O，遵循ANSI C相关标准。只要开发环境中有标准I/O库，标准I/O就可以使用。（Linux 中使用的是GLIBC，它是标准C库的超集。不仅包含ANSI C中定义的函数，还包括POSIX标准中定义的函数。因此，Linux 下既可以使用标准I/O，也可以使用文件I/O）。

通过文件I/O读写文件时，每次操作都会执行相关系统调用。这样处理的好处是直接读写实际文件，坏处是频繁的系统调用会增加系统开销，标准I/O可以看成是在文件I/O的基础上封装了缓冲机制。先读写缓冲区，必要时再访问实际文件，从而减少了系统调用的次数。

文件I/O中用文件描述符表现一个打开的文件，可以访问不同类型的文件如普通文件、设备文件和管道文件等。而标准I/O中用FILE（流）表示一个打开的文件，通常只用来访问普通文件。

系统调用和缓冲机制

注意：

库函数和系统调用函数的关系：大对数库函数都是由系统调用函数封装起来的

标准IO

标准I/O是ANSI C建立的一个标准I/O模型，是一个标准函数包和stdio.h头文件中的定义，具有一定的可移植性。标准I/O库处理很多细节。例如缓存分配，以优化长度执行I/O等。标准的I/O提供了三种类型的缓存。

（1）全缓存：当填满标准I/O缓存后才进行实际的I/O操作。
（2）行缓存：当输入或输出中遇到新行符时，标准I/O库执行I/O操作。
（3）不带缓存：stderr就是了。

1、流

文件被打开时，创建的结构体名为FILE的结构体指针，形象的称为“流”。

存在三个特点：

有源头：APP
有目的：缓冲区
持续性：不断放入数据到缓冲区

一旦具备以上3个特点，就会形成流，所以通过文件指针操作文件可以理解为是通过操作流来操作文件。

2、流的分类

第一类：stdin（标准输入--》键盘）。

第二类： stdout（标准输出-》终端）。

第三类：stderr（标准出错--》会向终端打印，不带缓冲区（意味着每一次出错就会立即刷新缓冲区））。

3、缓冲机制

全缓冲

缓冲区被放满，程序结束，强制刷新--》会引起缓冲区的刷新

行缓冲

缓冲区被放满，程序结束，强制刷新，遇到换行符--》会引起缓冲区的刷新

不带缓冲

不存在缓冲区的概念---《每一次读写都是直接输出：stderr》

4、文件操作

有三种，但是不管哪一种都会1、打开文件，2、读写文件，3、关闭文件这三种。

1、按照字符操作

函数名：fgetc() fputc（）

头文件：#include <stdio.h>

函数原型：int fgetc(FILE *stream);

功能：从指定的文件流中获取一个字符

参数：指定获取一个字符所处文件的文件流

返回值：1、成功返回获取到的字符值2、读取到文件末尾返回EOF（-1）3、操作中失败返回负数。

int fputc(int c, FILE*stream);

功能：向指定的文件流中输出一个字符

参数1：需要输出的指定字符（字符被称为单字节的整形）

参数2：指定输出字符到的文件对应的文件流

返回值：成功返回刚写入的字符值，失败返回EOF（-1）

案例：实现对于指定一个文件读取，读取方式为按照字符操作，将读取完毕之后的结果显示在终端上。（自己实现命令cat 文件名）

思路：

打开需要显示文件内容所在的文件
获取一个字符
输出一个字符
重复2.3直至文件末尾截止
关闭文件

2、按照行操作

标志：寻找’\n’

函数： fgets fputs

函数原型：char * fgets(char *s, int size, FILE *stream);

参数1：即将存储内存空间首地址

参数2：存储内容空间的大小（可以sizeof()测得）

参数3：指定的文件流

返回值：成功返回存储内容空间首地址，失败返回NULL

思考：fgets什么时候会返回？

情况1：第一次遇到’\n’就会返回

情况2：该行会比较长，需要多次读取才能读完，所以位于读到’\n’之前的多次都是读取到size-1就返回。

3、按照块操作

函数：fread() fwrite()

函数原型：size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

参数1：存储读取一块内容之后的空间地址

参数2：块的大小---》建议给1

参数3：块的个数---》建议给sizeof()

参数4：要读取的文件对应的文件流

返回值：成功代表读取的块的个数，失败返回0

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

参数1：需要写入的内容的空间地址

参数2：块的大小---》建议给1

参数3：块的个数---》建议给sizeof()

参数4：要写入的文件对应的文件流

返回值：成功代表写入的块的个数，失败返回0

文件IO

文件I/O称之为不带缓存的IO（unbuffered I/O)。不带缓存指的是每个read，write都调用内核中的一个系统调用。也就是一般所说的低级I/O——操作系统提供的基本IO服务，与os绑定，特定于linix或unix平台。

文件IO主要就四个：open close read write

头文件：

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

1、打开文件

函数原型：int open(const char *pathname, int flags);

功能：打开指定的文件

参数1：所需打开文件的名字（包含路径）

参数2：打开文件的方式---》主标志 | 副标志

返回值：成功代表一个大于0 的数字（文件描述符），失败返回-1（errno ie set...）int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

功能：打开指定的文件

参数1：所需打开文件的名字（包含路径）

参数2：打开文件的方式---》主标志 | 副标志

参数3：当需要O_CREAT时，就要写该参数来为创建的新文件指明权限（八进制表示）

返回值：成功代表一个大于0 的数字（文件描述符），失败返回-1（errno ie set...）

2、关闭文件

功能：关闭一个文件描述符

参数：打开文件成功之后的文件描述符

3、写文件

#include <unistd.h>

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

功能：向指定的文件描述符的文件内写入内容

参数1：打开文件之后的文件描述符

参数2：所需写入的内容所在空间首地址

参数3：需要写入的字节数

返回值：成功返回写入的字节数，返回0代表没有写入任何内容，返回-1代表出错（errno is set...）

4、读文件

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

功能：从指定的文件描述符的文件中读取内容

参数1：打开文件之后的文件描述符

参数2：存储读取到结果的空间首地址

参数3：可以读取的字节数---》sizeof测得

返回值：成功返回读取的字节数，返回0代表读取完毕，返回-1代表出错（errno is set...）

操作目录

操作目录流程流程：

opendir readdir closedir

1、打开目录

2、操作目录

3、关闭目录

4、测试文件属性

了解静态库与动态库的创建

1、创建静态库

2、创建动态库

今天的文章 IO的详细介绍分享到此就结束了，感谢您的阅读。

前言：io是啥？为什么要去学习它？