20191320-2021-2022-1-diocs 学习笔记2

第9章 I/O库函数——教材知识点归纳

9.1~9.2系统调用和I/O库函数

系统调用：操作系统中，进程以两种不同的方式运行：内核模式（Kmode）和用户模式（Umode）。Umode权限有限，特殊权限的操作需要在Kmode下进行。系统调用（System Call）机制允许进程进入Kmode，执行更高权限的操作。
系统调用和I/O库函数不同，但I/O库函数建立在系统调用的基础上。如：fopen()依赖于open()、fread()依赖于read()。

9.3I/O库函数的算法

I/O库函数的算法分为fread算法、fwrite算法、fclose算法

读取：size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
写入：size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
关闭：int fclose(FILE *stream);

9.4~9.5使用I/O库函数、I/O库模式

在fopen()中的模式参数中体现I/O库模式。
I/O库模式中的字符模式有：

r：只读模式，文件必须存在，否则打开失败。
w：只写模式，若文件存在，则清除原文件内容后写入；否则，新建文件后写入。
a：追加模式。若文件存在，则位置指针移到文件末尾，在文件尾部追加写入。若文件不存在，则打开失败。
r+：表示读/写，不会截断文件。
w+：表示读/写，但是先截断文件，如果文件不存在，就先创建文件。
a+：表示通过追加的方式读/写；如果文件不存在就创建文件。

查阅资料，得知I/O库模式也有二进制模式，和字符模式类似，只是以二进制的方式进行读写。相应模式有：

rb：只读模式，文件必须存在，否则打开失败。
wb：只写模式，若文件存在，则清除原文件内容后写入；否则，新建文件后写入。
ab：追加模式。若文件存在，则位置指针移到文件末尾，在文件尾部追加写入。若文件不存在，则打开失败。
rb+：表示读/写，不会截断文件。
wb+：表示读/写，但是先截断文件，如果文件不存在，就先创建文件。
ab+：表示通过追加的方式读/写；如果文件不存在就创建文件。

字符模式I/O：
字符模式I/O以字符为单位存取，文件在流中。

从文件指针中读取一个字符：int fgetc(FILE *fp);
向文件流中退回一个字符: int ungetc(int c, FILE *fp);
向文件流中存放一个字符：int fputc(int c, FILE *fp);

注意读取到文件结束时，会返回一个值-1，将它与文件流中其他字符区分。同时应注意返回值的类型是整数。

行模式I/O：
行模式I/O以文本文件的行为单位进行存取。

读取一行：char *fgets(char *buf,int size, FILE *fp);
写入一行：int fputs(char *buf, FILE *fp);

格式化I/O:
格式化输入和格式化输出就是我们C语言课常用的scan和print类型，scanf和printf指定输入输出流为stdin和stdout，而fscanf和fprintf就可以指定输入流和输出流了。
格式化输入：

从stdin输入：scanf(char *FMT,&items);
从指定流输入：fscanf(fp,char *FMT, &items);

格式化输出：

输出到stdout: printf(char *FMT,&items);
输出到指定流：fprintf(fp,char *FMT, &items);

9.6文件流缓冲

每个文件流都有一个FILE结构体，其中包含一个内部缓冲区，对文件流进行读写要遍历FILE缓冲区，文件缓冲可以使用三种缓冲方案的一种。

无缓冲：尽快单独传输，如stderr就是通常无缓冲的。
行缓冲：遇到换行符时进行缓冲，逐行输入输出，如stdout。
全缓冲：以块大小传输到文件或者从文件传输，文件流常用的就是全缓冲。

9.7变参函数

在学习C语言时，我们发现printf、scanf函数在传入参数时，参数的个数是不确定的，在学习本章后发现，原来它们都是变参函数。变参函数使用至少一个参数声明，后面跟三个点。如：
int function(int m, int n . . . );
在函数内部，可以通过C语言库宏访问参数。

实践内容过程和问题解决过程

实践通过I/O库函数执行一些简单的操作：

将文本文件小写转大写。
计算文本文件行数。
计算文本文件单词数。

1.文本文件小写转大写

思路：读取一个文件，然后判断文件中的每个字符，如果为小写，就将其进行转换，整体较为简单。
代码：

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

int is_low_letter(char letter){
        return letter>='a'&&letter<='z';
}

int main(int argc, char* argv[]){
        FILE *fp,*gp;
        char ch;
        fp = fopen("text","r");
        if(fp == NULL){
                printf("Can't read file \"%s\"\n",argv[i]);
                return -1;
        }
        gp = fopen("upper","w");
        while(1){
                ch = fgetc(fp);
                if(is_low_letter(ch))ch+=('A'-'a');
                fputc(ch,gp);
                if(ch==EOF)break;
        }
        fclose(fp);
        return 0;
}

成功读取了一个文件，然后将其中的小写字母转换为大写字母，然后存在了另一个文档中。

遇到问题和解决：
在尝试的过程中，原本计划将小写转换为大写，读取和存储都在同一个文件，但最终出现问题，改为存到另一个文件中。在读取和写入的时候，注意读取和写入的库模式，否则就会出错。

2.计算文本文件行数

思路：行数的计算可以转换为计算换行符的个数，行数为换行符的数量+1。
代码：

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

int main(int argc, char* argv[]){
	int cnt=1;
	FILE *fp;
	fp=fopen("countline.txt","r");
	while(1){
		if(fgetc(fp)=='\n')
			cnt++;
		if(fgetc(fp)==EOF)
			break;
	}
	printf("Total lines:%d\n",cnt);
	return 0;
}

运行截图：

3.计算文本文件单词数

思路：单词，可以理解为连续的字母，如果出现连续的字母，就将计数器加一，即可实现。
代码：

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

int is_letter(char ch){
	if(ch>='a'&&ch<='z'||ch>='A'&&ch<='Z')
		return 1;
	return 0;
}

int main(){
	int cnt=0;
	FILE *fp;
	fp=fopen("countword.txt","r");
	while(1){
		if(fgetc(fp)==EOF)
			break;
		if(is_letter(fgetc(fp))){
			cnt++;
			while(is_letter(fgetc(fp)));
		}
	}
	printf("Number of words:%d\n",cnt);
	return 0;
}