标准I/O

标准I/O和系统调用概述

I/O就是输入和输出，输入输出是在开发中非常常用的操作，通过输入和输出，用户和程序能够进行交互。比如用户通过键盘输入一些数据，输入的数据被程序处理完，然后将结果显示在输出设备（显示器，终端等）。
在Linux C环境进行I/O操作有两种方式：

• 标准I/O
• 文件I/O

标准I/O由ANSI C标准定义，C标准中定义了C库，标准I/O就是C库中用来输入和输出的函数。标准I/O在系统调用的上一层多加了一个缓冲区，通过缓冲机制减少了系统调用，实现更高的效率。

程序运行两种方式
无OS
在硬件上直接运行用户代码，这种方式用户代码可以直接操作硬件，只要知道地址，就可以通过指针访问寄存器等等。这种方式一般叫裸机，例如单片机开发。
有OS
在硬件之上，首先运行的是操作系统，操作系统也是一种软件，用来管理各种资源，操作系统提供了对硬件的保护，所有对硬件的操作，必须由操作系统来完成。
通过操作系统提供的系统调用的接口来访问硬件时，应用程序向操作系统发请求，由操作系统来处理这些请求，来完成对硬件的实际操作，并且把结果返回给应用程序。这层接口叫系统调用，不同操作系统接口互不兼容。

标准I/O-流

I/O操作的对象文件，每一个文件有文件名，路径。
不同的操作系统，文件类型不同，Linux文件类型：

1. 常规文件 r
2. 目录文件 d
3. 字符设备文件 c
4. 块设备文件 b
5. 管道文件 p
6. 套接字文件 s
7. 符号链接文件 I

FILE
流可以理解为一个FILE结构体，包含于#include <stdio.h>里。FILE就是标准I/O中用来代表一个打开的文件的相关信息：实际I/O的文件描述符，指向流缓存的指针，缓存长度，当前在缓存中的字节数，出错标志等。
标准I/O的所有操作都是围绕FILE来进行操作的，一个FILE结构体代表一个打开的文件。

流（stream）
FILE结构体又称作流（stream）
流分为两种不同的类型：文本流、二进制流。不同的操作系统文本流和二进制流定义不一样，Windows下文本流和二进制流的换行符处理不一样，文本流：换行符 ‘\r’ ‘\n’；二进制流：换行符 ‘\n’。Linux下不区分二者，或者Linux下只有二进制流：换行符： ‘\n’。

标准I/O-流的缓冲类型
全缓存。当标准I/O缓冲区无数据（读）或无空间（写）时才执行实际I/O操作，在标准I/O里，打开一个普通文件时，默认的缓冲类型就是全缓冲。

行缓存。当在输入和输出中遇到换行符(‘\n’)或缓冲区满时，进行实际I/O操作，行缓冲典型的例子就是标准输入（stdin）和标准输出流（stdout）。

无缓存。数据直接写入文件，流不进行缓冲，当打印错误信息时都没有缓冲，直接显示在终端上。stderr通常是无缓存的，因为它必须尽快输出。

标准I/O预定义了3个流，程序运行时系统自动打开，这三个流在程序中可以直接使用，这三个流对应三个文件描述符。

标准输入流	0	STDIN_FILENO	stdin
标准输出流	1	STDOUT_FILENO	stdout
标准错误流	2	STDERR_FILENO	stderr

打开一个标准I/O流：
#include<stdio.h>
FILE *fopen(const char path,const charmode)
path：
是一个字符串，包含欲打开的文件路径及文件名

mode参数
“r” 打开一个用于读取的文本文件
“w” 创建一个用于写入的文本文件
“a” 附加到一个文本文件
“rb” 打开一个用于读取的二进制文件
“wb” 创建一个用于写入的二进制文件
“ab” 附加到一个二进制文件
“r+” 打开一个用于读/写的文本文件
“w+” 创建一个用于读/写的文本文件
“a+” 打开一个用于读/写的文本文件
“rb+” 打开一个用于读/写的二进制文件
“wb+” 创建一个用于读/写的二进制文件
“ab+” 打开一个用于读/写的二进制文件
打开一个标准I/O流的六种不同方式

限制	r	w	a	r+	w+	a+
文件必须已存在	*			*
擦除文件以前的内容		*			*
流可以读	*			*	*	*
流可以写		*	*	*	*	*
流只可在尾端处写			*			*

处理错误信息
extern int errno；
void perror( const char *str );
char *strerror(int errno);
全局变量errno，存放错误号
perror()函数打印str(字符串)和一个相应的执行定义的错误消息到全局变量errno中
sterror根据错误号返回对应的错误信息
关闭流
#include <stdio.h>
int fclose( FILE *stream );
函数fclose()关闭给出的文件流, 流关闭时自动刷新缓冲区中的数据并释放缓冲区
fclose()执行成功时返回0,否则返回EOF,并设置errno
程序中能够打开的文件或流的个数有限制
Linux能够打开流或文件的个数是1021+stdin+stdout+stderr = 1024