Linux I/O函数（beta）

在学习使用C语言的时候，我们总会遇到各种各样的输入输出函数。fopen，open，read，write，scanf，printf等等。那么到底什么时候应该用什么，我么该如何选择呢，我之前总是有疑问。在认真学习了《csapp》《apue》之后，总算是有点眉目了。下面做一个记录。

首先明确一下什么是输入输出，输入输出是在主存和外部设备之间拷贝数据的过程。输入输出是相对主存而言的。在编写C语言程序的时候，我们可能会遇到两类I/O函数，一类是系统I/O，一类是标准I/O。

系统I/O：
open，read， write，lseek，stat，close等
标准I/O：
fopen, fdopen, fread, fwrite, fscanf, fprintf, sscanf, sprintf,fgets,fputs
fflush, fseek, fclose等

标准I/O是系统I/O带缓冲的替代品，主要用来克服系统I/O的性能不足，是磁盘和终端设备I/O之选。
大多数C程序员在他们的职业生涯中只使用标准I/O，而从不涉及低级I/O函数。

标准I/O有一些限制：
限制一：
跟在输出函数之后的输入函数，如果中间没有插入对fflush/fseek/fsetpos或者rewind的调用，一个输入函数不能跟随在一个输出函数之后。fflush函数清空输出流的缓冲区，实际就是写入文件，这样的话，输入的数据就不会和因为输出而填在输入缓冲区的数据弄混了。后三个函数通过使用lseek函数来重置当前的文件位置。
限制二：
跟在输入函数之后的输出函数，如果中间没有插入fseek/fsetpos或者rewind的调用，一个输出函数不能跟随在一个输入函数之后，除非该输入函数遇上了一个EOF。因为这样的话，输出函数会连带缓冲区中的数据一起输出到文件中。

fseek,fsetpos和rewind都是改变文件表的当前位置指针，很好理解。
在这里的关键是fflush函数的理解，为什么对于限制二不能用fflush。
根据Linux man手册，
fflush有以下原型
int fflush(FILE *stream)
对于输出流，fflush将用户缓冲区的数据写到输出对象，或者通过流的写函数来更新流。对于可定位文件相对应的输入流（磁盘文件，但不能是管道或者终端设备），fflush抛弃
从对应文件中取出到缓冲区中但是还没有被应用所用的数据。
如果stream参数是NULL， fflush flush所有打开的输出流。
fflush并不会改变文件表的当前位置。
在对网络使用标准I/O的时候会遇到问题。因为对套接字使用lseek函数是非法的。
对流I/O的第一个限制能够通过采用在每个输入操作前刷新缓冲区来满足（实验验证ubuntu16.04，无论是否使用fflush效果是一样的，相信在fread实现中有内置的fflush），然而要满足第二个限制
唯一的办法是，对同一个打开的套接字描述符打开两个流，一个用来读一个用来写。但是fclose（fpin）和fclose（fout），试图关闭同一个底层的套接字描述符，所以第二个close会失败，对于顺序程序来说不是问题，但是对于线程化的程序来说关闭一个已经关闭的描述符会导致灾难（为什么会导致灾难）。

因此《csapp》建议使用健壮的rio函数，如果需要格式化的输出，使用sprintf函数在存储器中格式化一个字符串，然后用rio_writen把它发送到套接字接口（直接不用缓冲区，相比原始接口仅仅重启中断的系统调用）。如果需要格式化输入，使用rio_readlineb来读一个完整的文本行，然后用sscanf从文本行中提取不同的字段。实际上就是说输出就不要用buffer了。