标准IO简单介绍

1 文件的概念

定义：

1）文件：一组数据的有效集合；

2）文件名：数据集合的名称；

按类型分类：

常规文件 ”-“ 、目录"D"、字符设备“C”、块设备“B"、套接字”S" 、符号链接“L"、管道”P"。

标准IO 流及FILE对象

1）文件指针

FILE指针：每个被使用的文件都在内存中开辟一个空间，用来存放这个文件的有关信息，这些信息保存在一个结构体类型的变量中，该结构体的变量是有系统定义的。取名为FILE； 在标准库中，所有的操作都是围绕流（stream）来进行的，在标准IO中，流用FILE *来描述；

在 /usr/include/libio.h 中声明了 struct _IO_FILE 结构体，在/usr/include/stdio.h 第49行被重定义为 typedef struct _IO_FILE FILE;

2）流（stream)

定义：所有的IO操作都是简单的从程序的移进和移出，这种字节流成为流；。流分为二进制流和文本流；

3）文件缓冲

我们知道引入标准IO库的目的是为了提高IO的效率，避免频繁的进行read/write系统调用，而系统调用会消耗较多的资源。因此标准IO库引入了IO缓存，通过累积一定量的IO数据后，然后集中写入到实际的文件中来减少系统调用，从而提高IO效率。标准IO库会自动管理内部的缓存，不需要程序员介入。然而，也正是因为我们看不到标准IO库的缓存，有时候会给我们带来一定的迷惑性。这里介绍下标准IO库的缓存策略。

缓存分为：全缓存，行缓存（终端是典型的行缓存），不带缓存；

标准I/O的缓存--标准输出为例：（这里都是指缺省情况下）

1）当STDOUT连接到终端设备时，那么它就是行缓存的，也就是标准IO库没看到一个新行符 /n时就刷新一次缓存（即执行一次实际的输出操作）。这一特性可以通过如下测试代码来验证

int main()
{
printf("This Line Should be Cached...");
sleep(3);//这时候在终端上是看不到任何输出
printf("/nThis Line Should be Cached Again");//这时候可以看到第一个printf的输出，因为被换行符刷新了
sleep(3);//这时候也只能看到一行输出，而看不到第二个printf输出的
printf("This Line Should Not be Cached Again/n");//这时候可以看到第二个和第三个printf的输出，因为被结尾的/n刷新
sleep(3);
getchar();
}

2）当STDOUT被重定向到一个具体文件时，那么标准输出是全缓存的，也就是说只有当输出缓存被塞满或者调用fflush或fclose时才会执行实际的写入操作，这里就不给出具体例子，可以通过freopen将STDOUT重定向到一个具体文件来进行测试。

标准出错STDERR：为了尽快的看到出错信息，标准出错是不带任何缓存的；

验证缓存大小的程序：

#include <stdio.h>
#define M 0
#define N 1
//测试缓存区大小，341*3+1=1024；
int main()
{
#if M
	int i = 0;
	for ( i = 0; i < 379; i++)//每次向缓存写三个字符；
	{
		if (i >= 100)
			fprintf(stdout,"%d",i);
		else
			if (i >= 10)
				fprintf(stdout,"0%d",i);
			else
				if (i >= 0)
					fprintf(stdout,"00%d",i);
	}
	while(1);//强制执行，如果取消，程序结束时将会输出所有字符，看不到效果
#endif
#if N
	int i = 0;
	for(i = 0; i < 400;i++)
		fprintf(stdout,"%03d",i);
	while(1);
#endif

}

4）stdin stdout stderr

标准IO预定义了3个流，他们会自动地为进程打开，也就是打开终端默认打开3个流；

标准输入	0	STDIN_FILENO	stdin
标准输出	1	STDOUT_FILENO	stdout
标准错误输出	2	STDERR_FILENO	stderr