标准i o库课件.ppt

标准I/O库 标准I/O库 库函数是一些完成常见的特定功能的函数，一般由某个标准组织制作发丰。并形成一定的标准，库函数一般可以应用于不同的平台面不需要做任何修改，具有很好的可移植性。系统调用函数与操作系统直接相关，不同的操作系统使用的调用可能不同，因此可移植性不高。 库函数在实现中也可能需要使用系统调用，但它封装了系统调用操作。用户不必关心使用了哪些系统调用。 文件I/O和标准I/O库的区别 linux的文件I/O是一种低级的I/O，由操作系统提供的基本IO服务, 而标准I/O是ANSIC建立的一种标准I／O模型，是一种标准函数包和stdio.h头文件中的定义，具有一定的可移植性。 两者最大区别：标准I／O默认采用了缓冲机制，还创建了一个包含文件和缓冲区相关数据的数据结构；文件I/O一般没有采用缓冲模式，需要自己创建缓冲区。一种是标准库封装系统调用而成，更高级 ，一种是系统提供的，比较低层 。 1.1 文件基本概念 流和FILE对象 前一节中，我们讲述所有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续的I/O操作。而对于标准I/O库，它们的操作则是围绕流进行的。当用标准I/O库打开或创建一个文件时，我们已使用一个流与一个文件相关联。 文件流 流是一个抽象的概念，是物质从一处向另一处流动的过程，多用于程序开发中。在程序开发中，流是指信息从外部输入设备（如键盘和磁盘）向计算机内部（即内存）输入或从内存向外部输出设备（如显示器和磁盘）输出的过程，这种输入输出过程被形象地比喻为“流”。 文件缓冲区 根据应用程序对文件的访问方式，即是否存在缓冲区，文件系统分为缓冲区的文件系统和非缓冲文件系统。 缓冲文件系统：高级文件系统，系统自动为正在使用的文件开辟内存缓冲区。本章介绍的遵循 ANSI 标准的 I/O 函数使用的就是缓冲文件系统。 非缓冲文件系统：低级文件系统，由用户在程序中为每个文件设定缓冲区。 POSIX 标准的系统调用 I/O 函数使用的就是非缓冲文件系统 缓冲文件系统 缓冲文件系统 标准的 C 库函数建立在底层系统调用之上，即 C 函数库文件访问函数的实现中使用了文件 I/O 系统调用。 标准的 C 库中的文件处理函数为了减少使用系统调用的次数，提高效率，根据应用的不同，如图所示采用缓冲区机制，这样，在对磁盘文件进行读操作时，可以一次性地从文件中读出大量数据到缓冲区中，以后对这部分数据的访问就不需要再使用系统调用了。在对磁盘文件进行操作时，可以先将内容存储在文件缓冲区中，待文件缓冲区满后再用系统调用将该文件一次写入到磁盘。 根据使用领域的不同需求，标准 C 函数使用了全缓冲、行缓冲和无缓冲 3 种缓冲区处理方式。 全缓冲：这种情况下，在填满标准I/O缓冲区后才进行实行I/O操作。 行缓冲：在这种情况下，当在输入和输出中遇到换行符时，标准I/O库执行I/O操作。当流涉及一个终端时，通常使用行缓冲。 不带缓冲：标准I/O库不对字符进行缓冲存储。 非缓冲文件系统 非缓冲区 非缓冲区的文件访问方式，每次在对该文件进行任何一次读写操作时，都需要使用读写文件系统调用来处理该操作，因 此 ，如 果 用 户程序需要访问磁盘空间中的某个文件，则每访问一次都需要执行一次系统调用。在这个过程中，系统需要从用户空间切换到内核空间，实现上下文的切换，这将损耗一定的 CPU 时间，频繁的磁盘访问对程序的执行效率将造成很大影响 更改缓冲类型 Void setbuf(FILE *fp, char * buf) Int setvbuf(FILE *fp, char *buf, int mode, size_t size) 返回值：成功返回0，出错返回非0值 这些函数一定要在流已被打开后调用，而且也应该在对流执行任何其他操作之前调用。 1.2 文件指针 文件指针与文件描述符区别 文件描述符，在linux系统中，设备也是以文件的形式存在，要对该设备进行操作就必须先打开这个文件，打开这个文件，就会获得这个文件描述符，它 是个很小的正整数，它是一个索引值，指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。文件描述符的优点：兼容POSIX标准，许多Linux和UNIX系统调用都依赖于它。文件描述符的缺点：可移植性差，也不直观。 文件指针，C语言中使用的是文件指针，而不是文件描述符做为I/O的句柄.文件指针(file pointer)指向进程用户区中的一个被称为FILE结构的数据结构。FILE结构包括一个缓冲区和一个文件描述符值.而文件描述符值是文件描述符表中的一个索引.从某种意义上说文件指针就是句柄的句柄。 文件指针 流是操作系统抽象出来的概念，其实体由操作系统维护和管