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下载 第5章 标 准 I/O 库 5.1 引言 本章说明标准 I / O 库。因为不仅在 U N I X 而且在很多操作系统上都实现此库，所以它由 ANSI C标准说明。标准I / O库处理很多细节，例如缓存分配，以优化长度执行 I / O等。这样使用 户不必担心如何选择使用正确的块长度（如 3 . 9节中所述）。标准I / O库是在系统调用函数基础上 构造的，它便于用户使用，但是如果不较深入地了解库的操作，也会带来一些问题。 标准I / O库是由Dennis Ritchie在1 9 7 5年左右编写的。它是由Mike Lesk 编写的 可移植I / O库的主要修改版本。令人惊异的是， 1 5年后制订的标准I / O库对它只作 了极小的修改。 5.2 流和F I L E对象 在第3章中，所有I / O 函数都是针对文件描述符的。当打开一个文件时，即返回一个文件描 述符，然后该文件描述符就用于后读的 I / O操作。而对于标准 I / O库，它们的操作则是围绕流 （s t r e a m ）进行的（请勿将标准I / O术语流与系统V 的STREAMS I/O系统相混淆）。当用标准I / O 库打开或创建一个文件时，我们已使一个流与一个文件相结合。 当打开一个流时，标准I / O 函数f o p e n返回一个指向F I L E对象的指针。该对象通常是一个结 构，它包含了I / O库为管理该流所需要的所有信息：用于实际 I / O 的文件描述符，指向流缓存的 指针，缓存的长度，当前在缓存中的字符数，出错标志等等。 应用程序没有必要检验 F I L E对象。为了引用一个流，需将 F I L E指针作为参数传递给每个 标准I / O 函数。在本书中，我们称指向F I L E对象的指针(类型为F I L E *)为文件指针。 在本章中，我们以U N I X系统为例，说明标准I / O库。正如前述，此标准库已移到除U N I X 以 外的很多系统中。但是为了说明该库实现的一些细节，我们选择U N I X实现作为典型进行介绍。 5.3 标准输入、标准输出和标准出错 对一个进程预定义了三个流，它们自动地可为进程使用：标准输入、标准输出和标准出错。 在3 . 2节中我们曾用文件描述符 S T D I N _ F I L E N O , S T D O U T _ F I L E N O和S T D E R R _ F I L E N O分别表 示它们。 这三个标准I / O流通过预定义文件指针 s t d i n , s t d o u t和s t d e r r加以引用。这三个文件指针同样 定义在头文件 s t d i o . h 中。 5.4 缓存 标准I / O提供缓存的目的是尽可能减少使用 r e a d和w r i t e调用的数量（见表 3 - 1 ，其中显示了 在不同缓存长度情况下，为执行 I / O所需的C P U 时间量）。它也对每个I / O流自动地进行缓存管 9 2 U N I X环境高级编程 下载 理，避免了应用程序需要考虑这一点所带来的麻烦。不幸的是，标准 I / O库令人最感迷惑的也 是它的缓存。 标准I / O提供了三种类型的缓存： (1) 全缓存。在这种情况下，当填满标准I / O缓存后才进行实际I / O操作。对于驻在磁盘上的 文件通常是由标准I / O库实施全缓存的。在一个流上执行第一次 I / O操作时，相关标准I / O 函数通 常调用m a l l o c （见7 . 8节）获得需使用的缓存。 术语刷新（f l u s h ）说明标准I / O缓存的写操作。缓存可由标准 I / O例程自动地刷新（例如当 填满一个缓存时），或者可以调用函数 ff l u s h刷新一个流。值得引起注意的是在 U N I X 环境中， 刷新有两种意思。在标准 I / O库方面，刷新意味着将缓存中的内容写到磁盘上（该缓存可以只 是局部填写的）。在终端驱动程序方面（例如在第 11章中所述的t c f l u s h 函数），刷新表示丢弃已 存在缓存中的数据。 (2) 行缓存。在这种情况下，当在输入和输出中遇到新行符时，标准 I / O库执行I / O操作。这 允许我们一次输出一个字符（用标准 I/