三、缓冲输入输出

磁盘操作都是基于块进行的，所以请求以块大小的整数倍对齐地址时，I/O效率是最理想的。操作系统效率随系统调用次数的增多而急剧下降。例如每次读1个字节读1024次明显比一次读1024字节慢。如果每次不是块的整数倍效率也不是最理想的。

用户-缓冲I/O

轻量级I/O请求通常使用用户缓冲I/O，它是在用户空间而不是内核完成的。块大小：通常是512字节、1024字节等。所以大规模操作的时候我们需要设置为块的整数倍或约数。这是因为内核和硬件之间是通过块交互，使用块值能保证块对齐。我们可以通过stat()或stat(1)指定设备块大小。当用户写入数据会被存储在用户缓冲区，当用户缓冲区达到一个给定值的时候就会被写出。所以看缓冲区大小是块给出。

标准I/O

stdio不多说了。

fopen()打开文件

#include <stdio.h>FILE *fopen(const char *path, const char *mode);    //可打开一个path文件设置它的模式返回一个文件指针。

fdopen()

#include <stdio.h>FILE *fdopen(int fd, const char *mode); //将一个打开的文件描述符转换成一个流，可能的模式和fopen()一样而且必须和原来打开的文件描述符的模式匹配，关闭流也会关闭对应的文件描述符

FILE *stream;int fd;fd = open("home/codefunny/hello.c", O_RDONLY);if(fd == -1)    perror("open");else{    stream = fdopen(fd, "r");    if(!stream)        /* error */}

fclose()关闭流

#include <stdi.h>int fclose(FILE *stream); //所有被缓冲但是未被写的数据会被先写出，成功返回0，失败返回-1并设置errno

fcloseall()关闭所有流

#define _GUN_SOURCE#include <stdio.h>int fcloseall(void); //关闭当前进程的所有流，包括标准输入、输出、错误

fgetc()单字节读取

#include <stdio.h>int fgetc(FILE *stream);    //从流中读取下一个字符并把该字符强转为int返回//ex:int c;c = fgetc(stream);if(c == EOF)    /* error */else    printf("c = %c\n", (char) c);

ungetc()把字符回放入流中

#include<stdio.h>int ungetc(int c, FILE *stream); //把c强转为一个无符号字符放入流中，成功返回c失败返回EOF。

fgets()读取任意字符串

//用fgetc实现fgetschar *s;int c;s = str;while(--n > 0 && (c = fgetc(stream)) != EOF){    *s++ = c;    *s = '\0';}   

fread()读取二进制文件

#include<stdio.h>size_t fread(void *buf, size_t size, size_t nr, FILE *stream); //从输入流中读取nr个数据，每个数据有size个字节，并将数据放到buf的缓冲区中，文件指针向前移动读出数据长度//ex:char buf[64];size_t nr;nr = fread(buf, sizeof(buf), 1, stream);if(nr == 0)    /* error */

fputc()写入单个字符

#include <stdio.h>int fputc(int c, FILE *stream); //将c表示的字节写入stream指向的流中。成功完成时返回c，失败返回EOF设置errno

fputs()写入字符串

#include<stdio.>int fputs(const char *str, FILE *stream); //所有非分隔符写入stream失败返回EOF

fwrite()写入二进制文件

#include <stdio.h>size_t fwrite(void *buf, size_t size, size_t nr, FILE *stream); //把buf指向的nr个元素写到stream中，每个元素长为size;成功时，返回写入元素个数，小于nr表面错误。

fseek()定位流

#include<stdio.h>int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);   //对于不同的whence：（1）SEEK_SET则定位到offset处；//（2）对于SEEK_CUR则定于到当前位置+offset；//（3）对于SEEK_END则定位到末尾+offset。//成功时返回0，清空文件结束标志，取消ungetc()操作。错误返回-1设置errno

fsetpos()

int fsetpos(FILE *stream, fpos_t *pos); //定位到pos处等价于fseek设置SEEK_SET

rewind()

void rewind(FILE *stream);  //等价于fseek(stream, 0, SEEK_SET);

ftell()获取当前流的位置

fseek不同于lseek不反悔更新后的位置

long ftell(FILE *stream); //错误时返回-1，并设置errno。

fgetpos()获取当前流

int fgetpos(FILE *stream, fpos_t *pos); //成功返回0，并将当前流的位置设置为pos

fflush()清洗一个流

int fflush(FILE *stream); //将用户缓冲区的数据写入内核保证数据都通过write写出

错误和文件结束

#include <stdio.h>int ferror(FILE *stream); //测试是否在流上设置错误标志int feof(FILE *stream); //测试是否在文件末尾void clearerr(FILE *stream); //清空流错误和文件末尾标志

获得关联文件描述符

#include<stdio.h>int fileno(FILE *stream); //返回流相关联的文件描述符。

控制缓冲

不缓冲：数据直接提交到内核。不常用行缓冲：以行为单位执行缓冲，遇到换行符就提交到内核。对输出到屏幕有用。块缓冲：以块为单位，所有默认为块缓冲。

#include <stdio.h>int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size); //设置缓冲类型：_IONBF 无缓冲、_IOLBF行缓冲、_IOFBF块缓冲；buf指向一个size字节大小的缓冲区

线程安全

线程共享同一地址空间，如果不采用数据同步或将数据线程私有化，线程可以任何时间修改共享数据。在标准I/O函数本质上是线程安全的，内部实现设置了一把锁和一个锁计数器。一个线程要想执行任何I/O请求必须首先获得锁而且称为所有者线程。

手动文件加锁

#include<stdio.h>void flockfile(FILE *stream); //等待流被解锁然后获得锁增加锁计数成为流的所有者线程void funlockfile(FILE *stream); //减少与流相关的锁计数，如果到0了放弃流的所有权。int ftrylockfile(FILE *stream); //尝试加锁，flockfile的非阻塞版本

不加锁流操作

#define _GNU_SOURCE#include <stdio.h>int fgetc_unlocked(FILE *stream);char *fgets_unlocked(char *str, int size, FILE *stream);size_t fread_unlocked(void *buf, size_t size, size_t nr, FILE *stream);int fputc_unlocked(int c, FILE *stream);int fputs_unlocked(const char *str, FILE *stream);size_t fwrite_unlocked(void *buf, size_t size, size_t nr, FILE *stream);int fflush_unlocked(FILE *stream);int feof_unlocked(FILE *stream);int ferror_unlocked(FILE *stream);int fileno_unlocked(FILE *stream);void clearerr_unlocked(FILE *stream);

除了不检查或获得指定流上的锁，这些函数与相对的加锁函数执行相同的操作。