第 5 章 - 标准 IO 库

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  1. 标准 IO 库的操作围绕流 (stream) 进行
  2. 流的定向（orientation）决定了所读、所写的字符是单字节还是多字节
    1. 流最初被创建时，没有定向
    2. 如果在未定向的流上使用一个多/单字节的 IO 函数，则将该留的定向设置为宽/字节定向
    3. freopen 函数可以清除一个流的定向
    4. fwide 函数可以设置流的定向，但不改变已定向流的定向
  3. 缓冲：尽可能减少使用 read 和 write 系统调用的次数
    1. 缓冲类型
      1. 全缓冲：填满标准 IO 缓冲区后才进行实际 IO 操作
        1. 驻留在磁盘上的文件通常由标准 IO 库实施全缓冲
        2. flush 说明标准 IO 缓冲区的写操作，可以标准库自动 flush（如缓冲区填满）或者调用 fflush 进行 flush
      2. 行缓冲：输入和输入遇到换行符时，标准 IO 库执行 IO 操作
        1. 流涉及到一个终端时（如 stdin, stdout）时，通常使用行缓冲
        2. 行缓冲的限制
          1. 标准 IO 库收集每一行的缓冲区长度是固定的，如果缓冲区填满了即使还没遇到换行符也进行 IO 操作
          2. 任何时候只要通过标准 IO 从(a)一个不带缓冲的流或(b)一个行缓冲的流（需要从内核得到数据）得到输入数据，那么就会 flush 所有行缓冲输出流
      3. 不带缓冲：不对字符进行缓冲存储，stderr 通常不带缓冲
  4. ISO C 要求的缓冲特征
    1. 当且仅当当前标准输入和标准输出不指向交互式设备时，他们才是全缓冲的
    2. 标准错误不能是全缓冲的，通常是不带缓冲
    3. 若是指向终端设备的流，则是行缓冲的，否则是全缓冲
  5. setbuf/setvbuf 可以修改缓冲类型
    1. setbuf 打开或关闭缓冲机制，设置的缓冲区长度为 BUFSIZ（由 stdio.h 定义），通常设置之后就是全缓冲的
    2. setvbuf 可以设置上述任何一种缓冲类型和缓冲区长度，也可以有标准 IO 库自动分配合适的缓冲区长度
  6. 打开流的函数：fopen, freopen, fdopen
    1. type 参数控制打开流的选项
    2. 如果多个进程用标准 IO 追加写方式打开同一个文件，每个进程的数据都将正常地写到文件中
    3. 读写类型（+）打开文件时的限制
      1. 输出后面如果没有 fflush/fseek/fsetpos/rewind，不能直接跟随输入
      2. 如果读操作没有达到文件尾端，或没有 fseek/fsetpos/rewind 不能直接跟随输出
    4. fopen 无法控制文件的访问权限(RWX)
  7. 关闭流：fclose，flush 缓冲区中的输出数据，丢弃缓冲区的中的输入数据
  8. 当一个进程正常中止（exit 或从 main 函数返回），则所有写缓冲数据的标准 IO 流都被 flush，所有打开的标准 IO 流都被关闭
  9. 流的非格式化字符 IO
    1. 每次一个字符
      1. 输入 getc/fgetc/getchar
        1. getc 不应该是有副作用的表达式
        2. fgetc 一定是函数，可以作为参数传给其他函数
        3. 返回 int 需要和 EOF 做比较
      2. 将字符压回流 ungetc
        1. 回送的字符不一定是上次读到的字符
        2. 不能回送 EOF
      3. 输出 putc/fpuc/putchar
    2. 每次一行
      1. 输入 gets/fgets
        1. fgets 遇到换行或者读到 n-1 个字符时返回
        2. 不推荐使用 gets，会造成缓冲区溢出问题
      2. 输出 puts/fputs
        1. fputs 不写终止符(null)，需要自己写换行符
        2. puts 不写终止符，自动添加换行符
  10. 流的二进制 IO：解决字符 IO 场景遇到 null 停止的问题，fread/fwrite
    • 不同机器或者不同编译程序和系统的区别导致，对象的成员变量偏移量不一样，从而无法正常工作，因此需要应用程序进行序列化和反序列化
  11. 定位流：ftell/fseek/ftello/feeko/fgetpos/fsetpos/rewind 修改读写文件流的位置
  12. 格式化 IO：printf/fprintf/dprintf/sprintf/snprintf
  13. 创建临时文件：tmpnam/tmpfile/mkdtemp/mkdstemp
    1. 重复调用会清楚静态区，因此文件名应该使用 char[] f = "foo" 而不是 char *f = "foo"
    2. tmpfile 会先调用 tmpnam 生成一个唯一路径名，使用该路径名创建一个文件，然后立即 unlink 它，（存在时间窗口，不推荐使用）
    3. mkdtemp/mkstemp 创建的临时文件不会 unlink
  14. 内存流：没有底层文件，但是可以使用标准 IO 库读写
    1. fmemopen 创建内存流，可以指定内存流开始位置、大学、读写类型
    2. 任何时候需要增加流缓冲区中的数据量以及调用 fclose, fflush, fseek, fseeko, fsetpos 时都会在当前位置写入一个 null 字节
    3. 因为避免了内存溢出（缓冲区大小是固定的），内存流分非常适用于创建字符串

肖宗阳Inf Developer

基础架构工程师，专注可见性领域。