標(biāo)準(zhǔn)IO函數(shù)庫隱藏了buffer大小和分配的細(xì)節(jié)，使得我們可以不用關(guān)心預(yù)分配的內(nèi)存大小是否正確的問題。
雖然這使得這個(gè)函數(shù)庫很容易用，但是如果我們對(duì)函數(shù)的原理不熟悉的話，也容易遇到很多問題。
?
1 流和FILE實(shí)體（Streams and FILE Objects）前面的章節(jié)中，IO集中在文件描述符，每一個(gè)打開的文件都對(duì)應(yīng)一個(gè)文件描述符，通過文件描述符對(duì)文件進(jìn)行操作。
現(xiàn)在使用了標(biāo)準(zhǔn)IO庫，討論的重點(diǎn)集中在流（streams）。
簡要了解一下流：
只有兩個(gè)函數(shù)可以修改流的orientation：
fwide函數(shù)聲明：
#include <stdio.h>
#include <wchar.h>
int fwide(FILE* fp, int mode);
函數(shù)返回值：
mode取值的不同決定函數(shù)fwide的不同的行為：
當(dāng)我們打開一個(gè)流，函數(shù)fopen返回一個(gè)指向FILE對(duì)象的指針。FILE對(duì)象通常是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，包含所有控制流所需要的信息，包括：
?
2 緩存（Buffering）緩存（buffering）的作用是為了盡可能少地調(diào)用read和write系統(tǒng)調(diào)用。
標(biāo)準(zhǔn)IO庫提供三種類型的buffering：
完全緩存（Fully buffered）：在這種緩存機(jī)制中，實(shí)際的IO操作發(fā)生在緩存被寫滿時(shí)。正在寫入硬盤的文件被完全緩存在buffer中。緩存空間往往在第一次IO操作時(shí)通過調(diào)用malloc函數(shù)獲??；
行緩存（Line buffered）：在這種緩存機(jī)制中，實(shí)際的IO操作發(fā)生在新的一行字符被讀入或者輸出時(shí)，所以允許每一次只輸出一個(gè)字符。行緩存有兩點(diǎn)需要注意：buffer的大小是固定的，所以即使當(dāng)前行沒有讀入或輸出結(jié)束，依然可能發(fā)生實(shí)際的IO，當(dāng)buffer被寫滿時(shí)；一旦有輸入（從無緩存流或者行緩存流中輸入）發(fā)生，所以已在buffer中緩存的輸出流都會(huì)被立刻輸出（flush）。
flush：標(biāo)準(zhǔn)IO緩存中內(nèi)容立刻寫入硬盤或者輸出。在終端設(shè)備中，flush的作用也可能是丟棄緩存中得數(shù)據(jù)。
無緩存（Unbuffered）：不緩存輸入或輸出內(nèi)容。例如，如果我們使用fputs函數(shù)輸出15個(gè)字符，那么我們希望這15個(gè)字符盡可能快地被打印出來。如標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出就要求是無緩存輸出。
ISO C標(biāo)準(zhǔn)要求下面的緩存特性：
上面的標(biāo)準(zhǔn)顯然沒有具體說明各種情況，一般來說：
我們可以使用函數(shù)setbuf和setvbuf函數(shù)更改流的緩存機(jī)制。
函數(shù)聲明：
#include <stdio.h>
void setbuf(FILE* restrict fp, char* restrict buf);
int servbuf(FILE *restrict fp, char* restrict buf, int mode, size_t size);
函數(shù)返回值：
這些函數(shù)必須在流打開之后，其他流操作執(zhí)行之前被調(diào)用。
函數(shù)作用：
setbuf可以打開或關(guān)閉緩存，打開緩存時(shí)，buf指向一個(gè)大小為BUFSIZ（stdio.h中定義的宏）的buffer，通常打開的時(shí)完全緩存，如果當(dāng)前流關(guān)聯(lián)的是終端設(shè)備，有的系統(tǒng)也會(huì)使用行緩存；
servbuf可以指定打開哪種類型的緩存。mode的參數(shù)可以取如下的值，如果指定為無緩存，則參數(shù)buf和size都會(huì)被忽略。
函數(shù)行為總結(jié)如下表所示：
通常來說，我們應(yīng)該讓系統(tǒng)自己選擇buffer大小并自動(dòng)分配，這樣標(biāo)準(zhǔn)IO庫會(huì)在關(guān)閉流時(shí)自動(dòng)釋放該內(nèi)存。
?
flush函數(shù)。
函數(shù)聲明：
#include <stdio.h>
int fflush(FILE *fp);
函數(shù)作用：
使得該流的所有緩存中未寫入硬盤的數(shù)據(jù)傳入內(nèi)核中。
一種特殊情況是，如果fp為NULL，fflush會(huì)使得所有緩存的數(shù)據(jù)都被flush。
?
3 打開流（opening a stream）函數(shù)fopen、freopen和fdopen函數(shù)用來打開一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出流。
函數(shù)聲明：
#include <stdio.h>
FILE *fopen(const char *restrict pathname, const char* restrict type);
FILE *freopen(const char *restrict pathname, const char *restrict type, FILE *restrict fp);
FILE *fdopen(int fd, const char *type);
函數(shù)細(xì)節(jié)：
參數(shù)type取值如下表所示，一共有15種取值，有得取值作用相同：
表格說明：
當(dāng)打開一個(gè)流對(duì)文件進(jìn)行讀寫時(shí)，有兩個(gè)限制：
六種方式打開一個(gè)流總結(jié)如下表所示：
需要注意的一點(diǎn)是，當(dāng)以w和a模式創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，并不能像open或create函數(shù)一樣指定文件的權(quán)限標(biāo)志位。
一種解決方法是通過調(diào)整我們的umask。
打開的流默認(rèn)的是完全緩存，如果該流關(guān)聯(lián)的是終端設(shè)備，則是行緩存。
像之前提到的那樣，我們打開了一個(gè)流，并在其他操作之前，可以調(diào)用setbuf或setvbuf函數(shù)修改緩存方式。
關(guān)閉流
函數(shù)聲明：
#include <stdio.h>
int fclose(FILE* fp);
函數(shù)細(xì)節(jié)，關(guān)閉流之前：
當(dāng)我們打開一個(gè)流，我們有三種讀寫方式可供選擇：
函數(shù)聲明：
#include <stdio.h>
int getc(FILE* fp);
int fgetc(FILE* fp);
int getchar(void);
函數(shù)返回值：
函數(shù)細(xì)節(jié)：
?
函數(shù)聲明：
#include <stdio.h>
int ferror(FILE* fp);
int feof(FILE* fp); ? ?// Both return: nonzero(true) if condition is true, 0(false) otherwise
void clearerr(FILE* fp);
在大多的實(shí)現(xiàn)中，F(xiàn)ILE對(duì)象中會(huì)維護(hù)兩個(gè)flag：
這兩個(gè)flag都可以通過調(diào)用clearerr清空。
?
讀取一個(gè)流后，我們可以調(diào)用函數(shù)ungetc壓回讀出來的字符。
函數(shù)聲明：
#include <stdio.h>
int ungetc(int c, FILE* fp);
函數(shù)返回值：c if OK, EOF on error
函數(shù)細(xì)節(jié)：只支持單個(gè)個(gè)字符的壓回。
使用場景：
壓回操作常使用在下面的場景：對(duì)于一個(gè)輸入流，我們需要根據(jù)下一個(gè)字符來判斷該如何處理當(dāng)前的字符。
?
輸出函數(shù)輸出函數(shù)和我們討論過的輸入函數(shù)一一對(duì)應(yīng)，不再贅述。
函數(shù)聲明：
#include <stdio.h>
int putc(int c, FILE* fp);
int fputc(int c, FILE* fp);
int putchar(int c);
?
5 逐行輸入輸出操作（Line-at-a-Time IO）函數(shù)fgets和gets提供了逐行輸入功能。
函數(shù)聲明：
#include <stdio.h>
char *fgets(char* restrict buf, int n, FILE* restrict fp);
char *gets(char* buf);
函數(shù)細(xì)節(jié)：
函數(shù)fputs和puts提供了逐行輸出的功能。
函數(shù)聲明：
#include <stdio.h>
int fputs(const char* restrict str, FILE* restrict fp);
int puts(const char* str);
函數(shù)細(xì)節(jié)：
?
6 標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出效率分析比較標(biāo)準(zhǔn)：
將一定量的數(shù)據(jù)從標(biāo)準(zhǔn)輸入拷貝到標(biāo)準(zhǔn)輸出，計(jì)算這一過程所需要的
Code：
使用getc和putc的版本：
#include "apue.h"
?
int
main(void)
{
? ? int ? ? c;
?
? ? while ((c = getc(stdin)) != EOF)
? ? ? ? if (putc(c, stdout) == EOF)
? ? ? ? ? ? err_sys("output error");
?
? ? if (ferror(stdin))
? ? ? ? err_sys("input error");
?
? ? exit(0);
}
使用fgets和fputs的版本：
#include "apue.h"
?
int
main(void)
{
? ? char? ? buf[MAXLINE];
?
? ? while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL)
? ? ? ? if (fputs(buf, stdout) == EOF)
? ? ? ? ? ? err_sys("output error");
?
? ? if (ferror(stdin))
? ? ? ? err_sys("input error");
?
? ? exit(0);
}
測試數(shù)據(jù)：95.8M 3百萬行
測試結(jié)果（和第三章中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，之前跳過了該章節(jié)，可以自行查看一下）：
結(jié)果說明：
?
?
7 小結(jié)標(biāo)準(zhǔn)IO函數(shù)庫分為兩篇來介紹，本篇是第一篇，主要介紹了
?
?
參考資料：
《Advanced PRogramming in the UNIX Envinronment 3rd》?
?
新聞熱點(diǎn)
疑難解答
圖片精選
