【Linux系统编程】文件IO 标准IO

一，printf和scanf函数

1，printf一族函数

printf是按照对应的format进行输出的，输出是放在终端的

fprintf是按照对应的流，将这个格式输出到对应的流里面
（这个函数可以将对应的报错和警告输入到对应的文件里面，不输出到终端，这样更加清楚观看）

sprintf是按照这个格式，将此放到对应的字符数组里面

snpritf是为了解决这个sprintf不检查这个数组溢出的问题的，防止数组越界

2，重定向的概念

(1)、核心概念铺垫

在 Linux/UNIX 系统中，每个进程默认打开 3 个文件描述符（可以理解为 "文件句柄"）：

• 0 (stdin)：标准输入（默认是键盘）
• 1 (stdout)：标准输出（默认是终端屏幕）
• 2 (stderr)：标准错误（默认也是终端屏幕，用于输出错误信息）

重定向的本质就是：改变这 3 个描述符的默认指向（比如从屏幕改成文件）。

(2)、常用重定向符号及用法

1. 标准输出重定向 > / >>

表格

符号	作用	示例	说明
>	覆盖式重定向	echo "hello" > /tmp/out.txt	将echo的输出写入out.txt，如果文件已存在会清空原有内容
>>	追加式重定向	echo "world" >> /tmp/out.txt	将内容追加到文件末尾，不会清空原有内容

注意：> 等价于 1>（显式指定 stdout），比如 ls -l 1> /tmp/ls.txt 和 ls -l > /tmp/ls.txt 效果完全一样。

2. 标准错误重定向 2> / 2>>

表格

符号	作用	示例	说明
2>	覆盖式重定向错误	ls /nonexist 2> /tmp/error.txt	将ls的错误信息写入error.txt，覆盖原有内容
2>>	追加式重定向错误	cat /fakefile 2>> /tmp/error.txt	将错误信息追加到文件末尾

3. 同时重定向标准输出和标准错误

这是最常用的场景（比如把命令的正常输出和错误都保存到文件）：

• 方式 1（推荐，兼容所有 shell）：command > /tmp/all.log 2>&1
  • 解释：2>&1 表示 "把 stderr（2）重定向到 stdout（1）当前指向的位置"（也就是/tmp/all.log）
• 方式 2（bash/zsh 简化写法）：command &> /tmp/all.log
  • 解释：&> 等价于 > file 2>&1，更简洁
• 追加写法：command >> /tmp/all.log 2>&1 或 command &>> /tmp/all.log

示例：

# 把ls的正常输出和错误都追加到日志文件
ls /etc /nonexist >> /tmp/ls_all.log 2>&1

4. 标准输入重定向 <

表格

符号	作用	示例	说明
<	重定向标准输入	cat < /tmp/out.txt	让cat从out.txt读取内容，而不是键盘
<<	此处文档（Here Document）	cat << EOF > /tmp/hello.txt Hello World EOF	输入到EOF为止的内容，写入hello.txt（常用于脚本中写多行内容）

示例（用<实现批量输入）：

# 把文件内容作为输入传给wc命令（统计行数）
wc -l < /etc/passwd

3，scanf一族函数

fscanf就是将特定流的东西按照这个格式放到对应的地址

sscanf就是将这个字符串按照对应的格式放到对应的地址
注意这个是没有限制大小的，所以无法预测这个大小是否匹配会出现问题

二，fseek和ftell函数

1，fseek函数

fseek函数是用来修改文件指针的位置的。

当用fopen()打开文件后，系统会为这个文件分配一个文件指针 （不是FILE*类型的指针变量，而是记录当前读写位置的 "游标"）：

• 默认情况下，刚打开文件时，指针指向文件开头；
• 每读写一个字节，指针会自动向后移动 1 位；
• fseek()的作用就是手动修改这个指针的位置，实现 "跳着读 / 写" 文件。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("test.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("fopen failed");
        exit(1);
    }

    // 先读2个字符，指针会自动后移
    char c1 = fgetc(fp);
    char c2 = fgetc(fp);
    printf("读取前2个字符：%c%c\n", c1, c2);

    // 用fseek跳回文件开头（基准是SEEK_SET，偏移0）
    fseek(fp, 0, SEEK_SET);
    // 重新读第一个字符，验证指针位置
    char c3 = fgetc(fp);
    printf("跳回开头后读取的字符：%c\n", c3);

    fclose(fp);
    return 0;
}

打开一个名为test.txt的文件，先读取前两个字符，然后通过fseek()把文件指针跳回文件开头，再重新读取第一个字符，以此验证fseek()确实能手动调整文件读写指针的位置

2，ftell函数

这个是用来返回文件位置指针的位置在哪里位置的

返回值为long

3，long类型问题

文件位置指针的位置不可能为负数，只可以为正数

由于在32为机器里面，long为有符long类型，范围为-2^31 ~ 2^31，那么这个这个缺陷就很明显，这个文件的大小不可以超过2G，所以为此又有了fseeko和ftello解决这个问题，但是这个适合在linux里面，所以移植性差，但是fseek和ftell的移植性好

这里说，这个off_t，在不同情境下的位数不一样，要想扩大至64位数，在编译的适合就要将

_FILE_OFFSET_BITS = 64编译进去，这样无论在什么情境下都是由64位的

三，文件位置函数和缓冲区刷新函数

1，文件位置函数

fseek函数是用来修改文件指针的位置的。

ftell函数用来返回文件位置指针的位置在哪里位置的。

然后fseek函数有三种方式

1. SEEK_SET 表示文件的开头

2. SEEK_CUR 表示文件的当前位置

3. SEEK_END 表示文件的末尾

fseek(fp, 0, SEEK_SET); 流，偏移量，当前位置

ftell也可以用于查看文件大小，跳到最后一行，然后一查看就知道有多少字节数。

2，下载软件的机制

下载软件首先会创建一个空洞文件，比如要下载的文件大小为2G，那么这个空洞文件大小也为2G，然后这里面存放的全部都是/0，然后使用多进程来讲文件全部写入到这个空洞文件完成下载。

3，缓冲刷新函数

缓冲的三种机制

1，行缓冲机制：换行的时候就进行刷新缓冲 （如这个标准输出就是）

2，全缓冲机制：要等缓冲满了才进行刷新缓冲（这个是文件默认的）

3，无缓冲进制：强制刷新缓冲（这个比如fflush函数就会这样）

不难看到第一行是没有打印出来得，如果在输出后面加一个换行或者ffluhs(NULL)就可以输出出来了

然后厘米是NULL得话就表示全部打开的流都刷新一遍

四，getline函数

getline函数是用malloc函数先创建一个空间，然后如果这个空间大小不够的话，那就要用relloc来扩展这个空间大小，直到可以装下。

1，bug问题

getline函数里面的要有对应的这个行创建的一个空间，然后后面就开辟一个n的初始大小的空间，然后获取这个行在哪一个流stream里面

这里面的lineptr指针和n是需要进行初始化的，如果没有进行初始化就会产生bug

因为这个不进行初始化，就无法判断这个是否是第一次用，那么就会里面的封装的方法就会出现bug，导致计算出来数据不对

2，可控的内存泄露

getline的实现就是用malloc创建空间，然后用relloc来进行衔接内存大小，在此过程中是没有释放这个内存的，所以这个时候就会产生内存泄露，这里不建议释放，因为你不知道这个内置函数的方法是怎么实现的，比如这里面如果用new，就要用delete来进行释放才可以。我们也可以自己修改一下这个函数使得这个函数好用