Стандартная библиотека ввода/вывода

Традиционной для ОС UNIX библиотекой функций более высокого уровня, чем библиотека системных вызовов, является, так называемая, стандартная библиотека ввода/вывода (stdio). Основной набор функций этой библиотеки служит для выполнения файловых операций с буферизацией данных в памяти пользовательского процесса и предоставляет более удобный стиль програмирования. Библиотека ввода/вывода фактически стандартизована очень давно, и ей можно безопасно пользоваться в любой операционной среде. В частности, единообразные библиотеки ввода/вывода поддерживаются во всех современных реализациях системы программирования языка Си, выполненных не только в среде ОС UNIX (например, реализация в среде MS-DOS).

Поэтому можно сформулировать правило мобильного программирования с использованием библиотеки ввода/вывода:

Если для разрабатываемой вами прикладной программы достаточно возможностей библиотеки ввода/вывода, ограничьтесь использованием этой библиотеки.

Придерживаясь этого правила, с большой вероятностью вы не будете иметь проблем, связанных с вводом/выводом, при переносе вашей программы в любую операционную среду (не обязательно UNIX-ориентированную), в которой поддерживается стандартная библиотека ввода/вывода.

Вместо использования файлового дескриптора библиотека определяет указатель на специальную структуру данных FILE, которая условно называется указателем на файл (filepointer). Структура FILE содержит в себе:

_file дескриптор файла для обращения к системным вызовам;

_base указатель на буфер, размещенный в памяти программы;

_ptr указатель на текущее место в буфере, откуда надо выдать или куда записать очередной символ; этот указатель продвигается при каждом вызове getc(3) или putc(3);

_cnt счетчик оставшихся в буфере символов (при чтении) или свободного места (при записи);

_flag флаги состояния потока (режимы открытия файла: чтение/запись/чтение+запись; текущее состояние файла, например, одно из состояний - при чтении файла был достигнут его конец)

и др. поля (всего 9)

Рис. 1 Структуры данных потока

Каждая программа начинает работу с тремя уже открытыми дескрипторами файлов. Это стандартные структуры FILE, указатели на которые называются stdin, stdout и stderr и связаны с дескрипторами 0, 1, 2. Они определены следующим образом:

extern FILE *stdin; /*риптор 0, стандартный ввод*/

extern FILE *stdout; /*дескриптор 1, стандартный вывод*/

extern FILE *stderr; /*дескриптор 2 стандартный ввод сообщений для ошибок*/

Эти каналы открыты неявно (автоматически при загрузке командного интерпретатора) и, если не перенаправлены, связаны с вводом с клавиатуры и выводом на терминал.

Функция fileno(3) возвращает дескриптор файла. Аргументом функции является указатель типа FILE.

Библиотека предоставляет три типа буферизации:

Полная буферизация. В этом случае операция чтения или записи завершается после того, как будет заполнен буфер ввода/вывода. Ввод/вывод для дисковых файлов, как правило, полностью буферизуется. Буфер создается (в ОП, принадлежащей процессу) функцией malloc(3) при открытии файла (вот тут я не выяснила: либо при помощи функции fopen(3), либо при первом обращении к потоку для чтения или записи) и заполняется системными вызовами read(2) или write(2). Т.о. после открытия файла все операции обмена с файлом происходят не по 1 байту, а большими порциями размером с буфер - обычно по 512 байт (константа BUFSIZ). Буфер записи "выталкивается" в файл (освобождается) в таких случаях:

- буфер заполнен (содержит BUFSIZ символов).

- при закрытии файла (close(2), fclose(3) или exit(код возврата)).

Дата добавления: 2014-01-11