1.2 Linux標(biāo)準(zhǔn) I/O概述

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn) I/O 的由來

標(biāo)準(zhǔn) I/O 指的是 ANSI C 中定義的用于 I/O 操作的一系列函數(shù)。

只要操作系統(tǒng)中安裝了 C 庫，標(biāo)準(zhǔn) I/O 函數(shù)就可以調(diào)用。換句話說，如果程序中使用的是標(biāo)準(zhǔn) I/O 函數(shù)，那么源代碼不需要修改就可以在其他操作系統(tǒng)下編譯運(yùn)行，具有更好的可移植性。

除此之外，使用標(biāo)準(zhǔn) I/O 可以減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)，提高系統(tǒng)效率。標(biāo)準(zhǔn) I/O 函數(shù)在執(zhí)行時(shí)也會(huì)用到系統(tǒng)調(diào)用。在執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，Linux 必須從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)，處理相應(yīng)的請(qǐng)求，然后再返回到用戶態(tài)。如果頻繁地執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用會(huì)增加系統(tǒng)的開銷。為了避免這種情況，標(biāo)準(zhǔn) I/O 使用時(shí)在用戶空間創(chuàng)建緩沖區(qū)，讀寫時(shí)先操作緩沖區(qū)，在合適的時(shí)機(jī)再通過系統(tǒng)調(diào)用訪問實(shí)際的文件，從而減少了使用系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)。

1.2.2 流的含義

標(biāo)準(zhǔn) I/O 的核心對(duì)象就是流。當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn) I/O 打開一個(gè)文件時(shí)，就會(huì)創(chuàng)建一個(gè) FILE 結(jié)構(gòu)體描述該文件（或者理解為創(chuàng)建一個(gè) FILE 結(jié)構(gòu)體和實(shí)際打開的文件關(guān)聯(lián)起來）。我們把這個(gè) FILE 結(jié)構(gòu)體形象地稱為流。標(biāo)準(zhǔn) I/O 函數(shù)都基于流進(jìn)行各種操作。

標(biāo)準(zhǔn) I/O 概述

標(biāo)準(zhǔn) I/O 中的流的緩沖類型有以下3種。

（1）全緩沖。在這種情況下，當(dāng)填滿標(biāo)準(zhǔn) I/O 緩沖區(qū)后才進(jìn)行實(shí)際 I/O操作。對(duì)于存放在磁盤上的普通文件，用標(biāo)準(zhǔn) I/O 打開時(shí)默認(rèn)是全緩沖的。當(dāng)緩沖區(qū)已滿或執(zhí)行 flush 操作時(shí)才會(huì)進(jìn)行磁盤操作。

（2）行緩沖。在這種情況下，當(dāng)在輸入和輸出中遇到換行符時(shí)執(zhí)行 I/O操作。標(biāo)準(zhǔn)輸入流和標(biāo)準(zhǔn)輸出流就是使用行緩沖的典型例子。

（3）無緩沖。不對(duì) I/O 操作進(jìn)行緩沖，即在對(duì)流的讀寫時(shí)會(huì)立刻操作實(shí)際的文件。標(biāo)準(zhǔn)出錯(cuò)流是不帶緩沖的，這就使得出錯(cuò)信息可以立刻顯示在終端上，而不管輸出的內(nèi)容是否包含換行符。

下面討論具體函數(shù)時(shí)，請(qǐng)讀者注意區(qū)分以上的3種不同情況。