APUE读书笔记(6) 标准IO库(上)

第五章 标准IO库(上)

一：主要内容：
  本章主要讲述UNIX系统中标准IO库的实现，包括缓冲区的分配、流的概念、标准IO的效率等。
二：流和FILE对象
  对于流来说，他又两种模式。我们先不说这两种模式是什么，先来讨论一下字符集。我们通常所使用的字符集为ANSI字符集，ANSI字符集相比较于ASCII字符集多出了一部分数据，这里主要是因为原有的ASCII字符集仅仅适用于英语，不适用于其他语言，所以ANSI字符集增加了其他国家的语言字符。但是对于不同国家对于自己国家的语言编码有着自己的规则，如果一个文件中既有汉语，又有日语，但是计算机对于数字仅仅只能使用一种解码规则，这时候就会出现乱码。为了解决不同国家的ANSI的编码问题，Unicode码出现了，Unicode编码规则使用两个字节表示一个字符。对于一个字节表示的ANSI码和两个字节表示的Unicode编码，分别对应窄字节和宽字节。
  流的定向正是规定了所读写的流是单字节还是双字节的。那么当一个流被创建的时候是没有定义流的定向的，需要使用函数fwide来设置。

int fwide(FILE *fp, int mode);
如果返回值为正，则流为宽定向；如果返回值为负，则流为窄定向；如果是0，说明流为定向。

三：标准输入、标准输出和标准错误
  对于这三个流，分别对应0，1，2。我们常看到一个命令，2>&1，标识了将标准错误重定向到标准输出。
四：缓冲
  缓冲的作用是为了减少read和write函数的调用次数，以此希望提高程序的效率。标准IO提供三种类型的缓冲：全缓冲，行缓冲和不带缓冲。
  全缓冲意味着只有缓冲被打满或者强制执行flush函数才会进行IO操作。
  行缓冲意味着当缓冲遇到了换行符就会执行IO操作，但是显而易见的是行缓冲也是有一个固定大小的，如果缓冲已经达到了这个大小但是还是没有遇到换行符也是会执行IO操作的。
  不带缓冲意味着立即就可以进行输出。标准错误流使用的就是不带缓冲方式。
五：打开流
  打开流的函数有三个，如下所示。

#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);
                                   单个函数的返回值：若成功，返回文件指针；若出错，返回NULL

  fopen：用于打开一个特定的文件
  freopen：在特定的流上打开特定的文件，主要用于实现重定向功能。如果流已经被打开，则先关闭它，如果流已经被含有定向设置，则清除它，重新进行设置。经常用在标准输入流、标准输出流、标准错误流的操作。（eg：标准输出重定向到一个文件）
  fdopen：使打开的文件描述符与标准I/O流向结合。这里的文件描述符可能来自open、dup、dup2、pipe、fcntl等。很多文件只能由网络通信或者创建管道获得的文件描述符，无法直接使用fopen函数。这些特殊的文件打开后就需要与标准I/O流向结合，因此需要fdopen函数。
  对于打开的方式，主要是规定读写和文件的偏移量的。比如r为读，w为写并把偏移量置为0，a为追加，也就是写并且不改变偏移量。对于有+号的类型，代表了同时有读和写的方式，通过w，r，a和有无加号的组合，一共有六种打开文件的方式。
六：读和写流
  输入函数包括下面三种。

#include <stdio.h>
int getc(FILE *fp);
int fgetc(FILE *fp);
int getchar(void);
 
//返回值：若成功则为下一个字符，若已处文件尾端或出错则为EOF

  其中getchar等于getc(stdin)，getc和fgetc的唯一区别就是getc可以被实现为一个宏，这意味着：
  1.getc的参数最好不要为表达式，因为会被计算多次。
  2.fgetc具有地址，可以被传入到其他函数。
  3.getc的调用时间一般要短于fgetc，因为调用宏的时间一般短于调用函数。
  从流种读数据到末尾和遇到错误，这三个函数都会返回同样的值，为了区分这两种情况，下面两个函数被引用。

int ferror(FILE *fp);
int feof(FILE *fp);
两个函数返回值：若条件为真，返回非0；否则返回0。
void clearerr(FILE *fp);
清楚错误标志。

  输出函数包括下面三种。

#include <stdio.h>
int putc(int c, FILE *fp);
int fputc(int c, FILE *fp);
int putchar(int c);
 
//返回值：若成功则为 C，若出错则为EOF

  这三个函数的区别与输入函数是一样的，就不具体介绍了。