Linux系统编程 - 标准IO

一、标准IO的三个标准流指针

系统为每个程序自动打开三个FILE * 流指针：

流指针	文件描述符	缓存类型	用途
`stdin`	0	行缓冲	标准输入（键盘）
`stdout`	1	行缓冲	标准输出（屏幕）
`stderr`	2	无缓冲	标准错误（屏幕）

特点：

程序启动时自动创建
不需要fopen()，也不能fclose()
可直接用于标准IO函数

cpp 复制代码

#include <stdio.h>

int main() {
    // 使用标准流指针
    fprintf(stdout, "输出到屏幕\n");  // 等同于 printf
    fprintf(stderr, "错误信息\n");    // 立即输出，无缓冲
    fgetc(stdin);                    // 从键盘读取
    return 0;
}

二、标准IO缓存机制

1. 缓存类型对比

缓存类型	大小	刷新条件	适用对象
行缓冲	1024字节	1. 遇到`\n` 2. 缓冲区满 3. 程序结束 4. `fflush()`	`stdin`、`stdout`（终端设备）
全缓冲	4096字节	1. 缓冲区满 2. 程序结束 3. `fflush()` 4. `fclose()`	普通文件（磁盘文件）
无缓冲	0字节	立即输出	`stderr`

2. 缓存刷新示例

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    // 行缓冲示例
    printf("Hello");      // 不立即输出（无\n）
    printf(" World");     // 不立即输出
    sleep(2);
    printf("\n");         // 遇到\n，刷新输出
    
    // 全缓冲示例
    FILE *fp = fopen("test.txt", "w");
    for(int i = 0; i < 5000; i++) {
        fputc('A', fp);   // 缓冲区满4096字节时才会写入文件
    }
    fflush(fp);           // 手动刷新缓冲区
    
    // 无缓冲示例
    fprintf(stderr, "立即输出的错误信息\n");
    
    fclose(fp);
    return 0;
}

3. 强制刷新缓存

cpp 复制代码

#include <stdio.h>

int main() {
    // 刷新标准输出缓存
    printf("正在处理...");
    fflush(stdout);       // 立即输出，不等待\n
    
    // 刷新文件缓存
    FILE *fp = fopen("data.txt", "w");
    fputs("重要数据", fp);
    fflush(fp);           // 立即写入文件，防止数据丢失
    
    // 设置缓存模式
    setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0);  // 设置为无缓冲
    setvbuf(fp, NULL, _IOFBF, 4096);   // 设置为全缓冲，大小4096
    
    fclose(fp);
    return 0;
}

三、标准IO文件定位

1. 文件定位函数

cpp 复制代码

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("test.txt", "r+");
    if(fp == NULL) {
        perror("fopen");
        return -1;
    }
    
    // 1. fseek - 移动文件指针
    fseek(fp, 0, SEEK_SET);     // 移动到文件开头
    fseek(fp, 10, SEEK_CUR);    // 从当前位置向后移动10字节
    fseek(fp, -5, SEEK_END);    // 从文件末尾向前移动5字节
    
    // 2. ftell - 获取当前位置
    long pos = ftell(fp);
    printf("当前位置：%ld字节\n", pos);
    
    // 3. rewind - 重置到文件开头
    rewind(fp);
    printf("重置后位置：%ld字节\n", ftell(fp));
    
    // 示例：计算文件大小
    fseek(fp, 0, SEEK_END);
    long size = ftell(fp);
    printf("文件大小：%ld字节\n", size);
    rewind(fp);
    
    fclose(fp);
    return 0;
}

2. SEEK_宏定义

复制代码

#define SEEK_SET    0   // 从文件开头
#define SEEK_CUR    1   // 从当前位置
#define SEEK_END    2   // 从文件末尾

四、选择原则

何时使用标准IO？

处理普通文件，需要缓冲提高性能
需要格式化输入输出（printf/scanf）
需要行操作（fgets/fputs）
跨平台应用