浅析标准I/O库

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 本文主要介绍C语言中的标准I/O库，这是让我困惑过很久的一个知识点，我相信对于很多C语言的初学者，对I/O的概念其实并不是很清楚，今天想简要的介绍一下。本文参考《UNIX环境高级编程》。

        先来看一个程序：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("Hello,world!\n");
    return 0;
}

        我觉得应该从文件I/O开始。

        文件I/O，顾名思义，就是从文件读数据，并且将数据写到文件的这样一个接口。在UNIX系统中，经常使用的文件I/O函数有：open,read,write,lseek和close，其作用分别是打开文件，读文件，写文件，定位文件和关闭一个文件。那么如何获取一个指定的文件呢？这就需要利用文件描述符了。文件描述符是一个非负的整数，比如标准输入的文件描述符可能是0，标准输出的文件描述符可能是1，标准出错的是2，比如一个文件hello.c的文件描述符是5，等等。举个例子：

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

#define BUFFSIZE 4096

int main(void)
{
    int n;
    char buf[BUFFSIZE];
    
    while ((n = read(STDIN_FILENO,buf,BUFFSIZE)) > 0)
        if (write (STDOUT_FILENO,buf,n) != n)
            printf("write error\n");
    if (n < 0)
        printf("read error\n");
    exit(0);
}

        下面对该程序简单分析一下：头文件声明需要用到的函数，定义了一个大小4096的BUFFSIZE，STDIN_FILENO代表的是标准输入流的文件描述符，buf变量存放读入的内容，BUFFSIZE是大小，每次读取这么多的数据，只有当读入结束或者出错的时候才有可能不读入这么多的数据。这句话的意思就是从标准输入读入BUFFSIZE个数据，返回值为实际读入的数据个数。write函数将buf里的内容写到标准输出上，也就是STDOUT_FILENO，数量为n，也就是上次读取的内容。这就是程序的主体，当我们需要从其他文件读入或者写到其他文件（而不是标注输入输出）时，只需要将STDIN_FILENO和STDOUT_FILENO替换为我们指定的文件描述符就可以了，这个文件描述符可以通过open函数得到。

        这个程序有个关键的地方，就是BUFFSIZE的大小，为什么是4096？

        《UNIX环境高级编程》的作者测试过各种大小的情况：

我们看到，当BUFFSIZE为1时，花费的时间最长，因为内核需要对文件读写的次数最多，当BUFFSIZE变大时，读写次数变少，那么时间就短。这个BUFFSIZE的大小，就是缓冲区的大小，我们定义的buf[BUFFSIZE]，就是缓冲区。它的目的就是，让内核读写文件数据的时候，是凑够了BUFFSIZE个数据一起读写，而不是一个一个字节单元去读或者写，这样能提高效率。

        那么，标准I/O库是什么呢？标准I/O库就是给了一个适当的默认的缓冲区，而不用我们自己去设置。当然，自己是可以去修改的。流的概念也能理解了，一个流与一个特定的文件相关联，包括了文件描述符，缓冲区指针和缓冲区大小等信息。最终的I/O操作还是通过文件I/O来实现的(我猜），只是标准I/O已经给你设置一个默认的比较合适的缓冲区以提高读写效率。

浅析标准I/O库

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原文地址：http://blog.csdn.net/bing_bing304/article/details/42641065