IO 核心要点（1）

第一章：IO 核心要点

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一、IO 概念

1. 定义

   • I/O：程序与操作系统或用户之间的数据交互。
     • Input：数据从外部设备输入到内存。
     • Output：数据从内存输出到外部设备。

2. 历史回顾

   • stdio.h 常用函数：scanf, printf, getchar, putchar, gets, puts。

3. 分类

   • 按操作方式：串行、同步、异步、设备、阻塞 IO 等。
   • 阻塞 IO 细分：
     • 标准 IO：程序与用户间的交互（带缓冲区）。
     • 文件 IO：程序与文件系统间的交互（无缓冲区）。

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二、标准 IO vs 文件 IO（面试重点）

特性	标准 IO	文件 IO
缓冲区	有缓冲区，数据满或条件满足后刷新	无缓冲区，直接调用系统函数写入文件
标准	遵循 ANSI 标准，跨平台兼容性强	遵循 POSIX 标准，仅类 UNIX 系统可用
效率	读取速度快（缓冲减少系统调用）	读取速度慢（频繁系统调用）
操作对象	普通文件	特殊文件（套接字、管道、设备文件等）
标识符	使用 FILE* 流指针	使用文件描述符（int 类型）

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三、标准 IO 函数

1. 核心函数列表

   • 打开/关闭：fopen, fclose
   • 字符读写：fgetc, fputc
   • 字符串读写：fgets, fputs
   • 格式化读写：fprintf, fscanf
   • 二进制读写：fread, fwrite
   • 文件定位：fseek, rewind, ftell

2. 关键函数详解

   • fopen

     • 模式：r（只读）、r+（读写）、w（覆盖写）、w+（读写覆盖）、a（追加）、a+（读写追加）。
     • 返回值：成功返回 FILE*，失败返回 NULL。

   • 流指针（FILE*）

     • 维护缓冲区信息（起始/结束地址、读写指针位置等）。
     • 结构体 _IO_FILE 包含文件描述符 _fileno 和缓冲区指针。

   • 错误处理

     • perror(const char *s)：输出错误信息及描述。
     • strerror(int errnum)：返回错误码对应的字符串。

3. 缓冲区计算

   • 缓冲区大小 = _IO_buf_end - _IO_buf_base。

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四、重要函数使用场景

1. fgets 与 fputs

   • fgets 读取时自动添加 \0，最多读 size-1 个字符，遇到 \n 或文件尾停止。
   • 示例：fgets(str, sizeof(str), fp)。

2. 二进制读写（fread/fwrite）

   • 参数：数据地址、单元素大小、元素个数、流指针。
   • 示例：fwrite(arr, sizeof(int), 3, fp) 写入数组前3个整数。

3. 文件定位

   • fseek：移动文件指针到指定位置（SEEK_SET/SEEK_CUR/SEEK_END）。
   • ftell：返回当前指针位置。
   • rewind：重置指针到文件开头。

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五、作业与实践

1. 文件拷贝：使用 fread 和 fwrite 实现二进制文件复制。

   #include "headhs.h"
   #include <stdio.h>int main()
   {FILE *src, *dest;char ch;// 打开源文件src = fopen("one.txt", "r");if (src == NULL){perror("无法打开源文件");return 1;}// 打开目标文件dest = fopen("two.txt", "w");if (dest == NULL){perror("无法打开目标文件");fclose(src);return 1;}// 逐字符拷贝while ((ch = fgetc(src)) != EOF){fputc(ch, dest);}// 关闭文件fclose(src);fclose(dest);printf("文件拷贝成功！\n");return 0;
   }

   

2. 统计文件行数：通过 fgets 逐行读取并计数。

   #include "headhs.h"
   #include <stdio.h>
   int main()
   {FILE *file;char line[256];int line_count = 0;// 打开文件file = fopen("one.txt", "r");if (file == NULL){perror("无法打开文件");return 1;}// 逐行读取并计数while (fgets(line, sizeof(line), file)) {line_count++;}// 关闭文件fclose(file);// 输出行数printf("文件的行数为: %d\n", line_count);return 0;
   }

   

3. 思维导图：梳理标准 IO 函数分类及关系。
4. 牛客网刷题：巩固文件操作相关知识点。

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六、其他注意事项

• 错误码：errno 范围 1~133，需包含 <errno.h>。
• 开发工具：使用 ctags 追代码（ctrl+] 跳转，ctrl+t 返回）。
• 结构体写入：如学生信息需转换为二进制写入，避免直接文本写入。

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