错误处理

错误代码 errno，该错误代码是全局变量，表示在函数调用期间发生了错误。您可以在 errno.h 头文件中找到各种各样的错误代码。开发人员应该在程序初始化时，把 errno 设置为 0，这是一种良好的编程习惯。0 值表示程序中没有错误。

在发生错误时，大多数的 C 或 UNIX 函数调用返回 1 或 NULL，同时会设置一个错误代码 errno。

perror() 函数显示您传给它的字符串，后跟一个冒号、一个空格和当前 errno 值的文本表示形式。strerror() 函数，返回一个指针，指针指向当前 errno 值的文本表示形式。

char * strerror(int errno); 使用方法，fprintf(stderr, "%s", strerror(errno));

文件流指针

打开一个文件需要，将它从磁盘放到内存中，这个时候就会返回一个指针，这个指针所指向的东西（结构体）含有了打开文件的所有信息。我们可以通过这个指针对打开的文件进行操作。

我们大部分情况不需要知道 FILE 结构体到底有什么属性，因为库文件中的函数会接受 FILE 指针来内部读取这个结构体，大部分 IO 库中的函数都接受 FILE 指针。

FILE *fp；表示fp是指向FILE结构的指针变量，通过fp 即可找存放某个文件信息的结构变量，然后按结构变量提供的信息找到该文件，实施对文件的操作。习惯上也笼统地把fp称为指向一个文件的指针。

FILE

C 语言没有定义 FILE 宏是什么，只规定必须要有这个宏，具体实现交给不同环境下的编译器来实现，这是因为每个操作系统实现的文件系统都是不一样的。

I/O 流为 FILE 对象所代表，只能通过 FILE* 类型指针访问及操作。每个流与外部物理设备（文件、标准输入流、打印机、序列端口等）关联。

FILE就是一个结构体，FILE* 就是一个指针。这个结构体的内容在不同的编译环境下是不同的（即使是同一个操作系统的不同编译器，可能也是不同的）。这个结构体具体包括什么东西，只取决于你的编译器的标准库是如何设计的，足以保有控制 C I/O 流所需的全部信息。

在 Windows 里，open一个文件的真正 AP I是 CreateFile，在Linux里可以认为是 open ，因为访问文件是一个与底层相关的操作，所以不同操作系统对文件操作的具体定义可能是完全不同的。C语言标准库就是在这种不同的定义之上，完成一套封装，实现统一接口访问。

fopen

  1. FILE * file = fopen("filename", "r");

fopen 是库函数，是在系统函数 open 的基础上进行封装的。

第二个参数为 mode 选择对文件操作的模式，如果没找到文件则会返回一个 NULL，因为 fopen 占用系统资源使用完之后记得调用 fclose。

  • r 只读，没有文件就报错，错误可以用 perror 打印出来
  • r+ 可读可写，没有文件就报错，错误可以用 perror 打印出来
  • w 只写，清空文件，没有文件就创建文件
  • w+ 可读可写，清空文件，没有文件就创建文件
  • a 追加，没有文件就创建文件
  • a+ 和 a 没有区别

对于程序中的中文文件名，例如 fopen(“data/三国.txt”) ，在 window 系统下虽然程序中是 utf-8 编码，但是传递给 fopen 的时候，fopen 会使用 GBK 编码。解决办法是设置 setlocale 为 utf-8.

fopen 中第一个参数的相对路径，如果在 vs 中进行调试，相对的是工程文件，如果是直接运行可执行文件，那么则相对该可执行文件。

文本文件和二进制文件

打开文本文件只需要文本编辑器即可，而打开二进制文件需要根据每种不同的后缀来选择特殊工具打开，例如打开图片和可执行程序使用的工具就不一样。

文本和二进制模式

在 fopen 第二个参数的字符串后面加 ‘b’ 就是二进制没事，文本模式和二进制模式的区别在于：

  • 文本模式下，你写进去、读出来的，和实际存储的数据，两者不一定相同

  • 二进制模式下，你写进去、读出来的，和实际存储的数据，两者一定相同

文本模式和二进制模式读取写入文件时，差别主要是在回车换行的处理上，而且不同系统对回车换行的处理不一致。以文本模式打开时 \r\n 会转化为 \n，写入时 \n 会转化为 \r\n。

文本模式并不一定仅仅处理换行，某些系统里的可能会忽略你在行尾写入的空格，也有些系统只保存可见字符和回车换行制表等少数控制字符。更有甚者，一些古老的系统中，文本文件、二进制文件完全就是两种不同的东西，用错误的打开方式根本没法打开。

在C语言中，将 \n 存入文件

  • window: 0d 0a
  • unix： 0d

如果不存到文件中，不会变。如果从文件中提取

  • windows: 0d 0a -> \n
  • unix : 0d -> \n

IO 流

IO 流一般从文件获取，但是 C 语言内置了三个 IO 流，标准输入，标准输出，标准错误流。这三个流实际上是文件流指针，在程序开始会打开三个设备文件（标准输入文件，标准输出文件，标准错误文件），指向这三个文件的文件流即是三个 IO 流。

image.png

标准输入文件由键盘写入，但是它的文件流是一个只读文件，意味着我们只可以通过键盘来输入到标准输入文件。同理错误流和输出流是只写流。

缓冲区

缓冲区实际上是为了减少 CPU 的占用，对硬盘数据的读写比对内存数据的读写效率要低得多，因此有专门的硬件来进行 IO 例如 DMA。

如果没有缓冲，CPU 一个个字符去读取到内存中，然后读取下一个字符，效率极其低下，只有 CPU 去参与。当有缓冲的时候 DMA 将文件读取到缓冲区（内存的某个部分），然后由 CPU 从缓冲区读取数据。

image.png
我们可以手动设置缓冲区的大小，setbuf 函数接受一个 FILE 和 char ，表明要和文件流保持同一生命周期的内存。我们需要单独创建一块内存，然后将指针传入函数的第二个参数，作为缓冲区大小。如果传入一个 NULL 代表关闭文件流的缓冲区。

即使是像 fgetc 这样只读一个字节的函数，程序仍然会将缓冲区按照规则填充

  1.     FILE* file = fopen("./abc.txt", "r");
  2.     char b[1024] = { 0 };
  3.     setvbuf(file, b, _IOLBF, 1024);
  5.     if (file == NULL) {
  6.         perror("hyb");
  7.         system("pause");
  8.         return 123;
  9.     }
  11.     char c = fgetc(file);
  14.     puts(b);
  15.     printf("%c", c);
  17. // 111111111111
  18. // 1

setvbuf

setvbuf 接受 FILE 指针，缓冲区指针，还有第三个 mode 参数来设置缓冲的模式按行缓冲还是全量缓冲或者关闭缓冲。第四个参数为设置缓冲区的大小。

setbuf虽然可以修改缓冲区的大小，但因为没有传缓冲区的大小进去，所以系统并不知道你开辟了多大，都会按照 BUF_SIZE 去使用。所以改不了。因为无法知道指针指向的内存有多大，setbuf 只是重新开辟了默认大小的内存空间。

缓冲区和文件流是同生命周期的，注意缓冲区的存在时间一定要比文件流的存在时间长。main 函数并不是程序执行的第一行代码，因此 main 函数中声明缓冲区不是很好的选择，可以在全局作用域声明，或者使用 malloc 来开辟内存。

清空缓冲区

普通文件有三种方法刷新

  • fflush 函数参数是 FILE 指针，来清空缓冲区。

  • 缓冲区满

  • 程序正常关闭

  1. #include<stdio.h>
  2. int main()
  3. {
  4.     printf("hello");
  5.         while(1);         
  6.     return 0;
  7. }

在Windows平台下，在程序没结束，也没有强制刷新缓冲区，也没有遇到输入操作，输出缓冲区也未满，也没有遇到换行符的情况下，仍然输出了hello。Windows 下的标准输出没有缓冲区，Linux 有。标准输入不可以用 fflush 刷新。

有的实现在遇到输入的时候，也会进行刷新。

读写文件

打开文件后需要对文件进行读写，大概分为下面四类函数来读写

  • 按字符读取：fgetc 和 fputc

  • 按行读取：fgets 和 fputs

  • 按格式读取：fprintf 和 fscanf

  • 按块读取： fread 和 fwrite

在文件内部有一个位置指针，用来指向当前读写到的位置，也就是读写到第几个字节。在文件打开时，该指针总是指向文件的第一个字节。使用 fgetc 函数后，该指针会向后移动一个字节，所以可以连续多次使用 fgetc 读取多个字符。

注意：这个文件内部的位置指针与C语言中的指针不是一回事。位置指针仅仅是一个标志，表示文件读写到的位置，也就是读写到第几个字节，它不表示地址。文件每读写一次，位置指针就会移动一次，它不需要你在程序中定义和赋值，而是由系统自动设置，对用户是透明的。

如果在一个程序中需要多次对同一个文件流指针进行读取操作，那么就需要考虑光标的位置了，可以使用 fseek(file, 0, SEEK_SET); 来重置光标。

fgetc 和 fputc

putchar 和 getchar 指向控制台写入，读取一个字符，原型是 int putchar(int ch) ，成功则返回读取或者写入的字符，如果失败则返回 EOF 。

fgetc 和 fputc 指向指定流中写入字符。

fgets 和 fputs

putchar 和 getchar 用来操作一个字符，fgets 和 fputs 用来操作一行字符。gets 函数在多个标准中已经被移除，使用 gets_s 函数，新函数多了一个大小的参数，fputs 不写入 ‘\0’ 字符。

调用 gets 会从标准输入开始读，读到换行符为止，将读取到的内容存到缓冲区当中，gets 读取内容的大小无法进行规定，导致缓冲区的大小不好设置，过大和过小都不合适。

gets 和 gets_s 都接受一个指针，代表缓冲区，gets_s 会额外接受一个 size 代表一次性最多读取的次数。puts 函数代表输出一行。

还有 fgets 和 fputs 和之前的 f 函数一致。puts 函数返回一个非负值为字符串长度（包括末尾的 \0），如果发生错误则返回 EOF。

这些函数只使用于文本内容的读取。

fprintf 和 fscanf

fprintf ，sprintf 和 printf 都是组包区别在于，组好的字符串发送到哪里。fscanf 同理

fread 和 fwrite

文本模式是我们给二进制数据加上的可读性，如果想要随便读取字节可以用 fread 和 fwrite 函数。

  1. char buffer[32];
  2. size_t bytes_read = fread(buffer, sizeof(char), 32, stdin);

先开辟一块内存，但是只传入指针不知道多大的空间，所以需要传入大小，函数返回的值代表写入缓冲区的块数目。size 是每次读取的字节数

  1. fwrite(buffer, sizeof(char), bytes_read, stdin);

feof

如果文件不是纯文本文件（是二进制文件），那么我们不能使用 EOF 来判断是否为文件末尾，当设置了与流关联的文件结束标识符时，该函数返回一个非零值，否则返回零。

fseek，rewind，ftell

  1. int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence)

设置流 stream 的文件位置为给定的偏移，whence 有三个选项

  • SEEK_SET 文件的开头

  • SEEK_CUR 文件指针的当前位置

  • SEEK_END 文件的末尾

如果成功，则该函数返回零，否则返回非零值。

rewind 将文件位置为给定流 stream 的文件的开头。ftell 返回给定流 stream 的当前文件位置。