Buffered I/O#

Standard Library of C#

• Call fopen() 會得到一個 file object pointer 會放在 Virtual Memory

FILE *fopen(const char *pathname, const char *type);

• 可以 support atomic operation
• 

FILE *freopen(const char *pathname, const char *type, FILE *fp);

• 可以指定某個 fp (通常是常見 e.g. STDOUT) 來放這個 file

• FILE *fp;
  fp = freopen ("/tmp/logfile", "a+", stdout);
  printf(“Sent to stdout and redirected to /tmp/logfile”);
  fclose(stdout);

  c

FILE *fdopen(int fildes, const char *type);

• 做 unbuffer I/O 後想重新指定型別，所以可以把開好的 fd 來指定型別
  • 一定要是前一個 open 的 subset
• 如果此時開成 w 會沒有 truncate

int fileno(FILE *fp);

• 得到 fd

int fclose(FILE *fp);

• fstream 裡面的 buffer 必須有效
• 可以把裡面的東西
  • Discard Input
  • Flush Output

• FILE *open_data(void)
  {
       FILE *fp;
      char databuf[BUFSIZ];  /* setvbuf makes this the stdio buffer */
  
      if ((fp = fopen(DATAFILE, "r")) == NULL)
          return (NULL);
      if (setvbuf(fp, databuf, _IOLBF, BUFSIZ) != 0)
          return (NULL);
  
      return (fp);
  }

  c
• 這裡的 databuf 是 local 的出去之後 fclose 會失效

Buffering#

• 最主要目的是要減少 system call 的次數
• Call standard I/O 會自動 allocate 但是也可以自行 setbuf(), setvbuf()
• 最終會往 Unbuffer I/O 送

Fully Buffered#

• Default 通常是這個 e.g. Disk, Pipe, Socket
• 滿了才會送出去，才 trigger Unbuffer I/O

Line Buffered#

• New line 就會送一次 e.g. terminal
• 兩種情況要特殊處理
  • Full: 滿了就一定得送出去
  • Flush: 系統要求一定要馬上 flush
    • 下面這個 code，新一行雖然沒看到 \n 但 terminal 必須先輸出 $

    • char buf[100];
      printf(“$ “); 
      scanf(“%s”, buf); 

      c

Unbuffered#

• 需要有錯誤就馬上輸出
  • stderr

int fflush(FILE *fp);

• 把 fp 裡面的 buffer 內容透過 Unbuffer I/O 送出去
• 如果設定 fp == NULL 就會把所有 output buffer 送出去
• 送是送到 buffer cache 而不是直接進去 DISK 還要呼叫 sysc(), fsysc(), fdatasysc()

void setbuf(FILE *fp, char *buf);

• 沒指定 size 會是 system 指定 type

int setvbuf(FILE *fp, char *buf, int mode, size_t size);

• 可以指定 size，也就是 type 可以指定
• 透過 stat 去得到 file metadata
  • _IOFBF, _IOLBF, _IONBF

long ftell(FILE *fp);

• 找尋目前 offset

int fseek(FILE *fp, long offset, int whence);

• Binary file SEEK_END 無用因為 buffer 性質會 append 一堆奇怪東西
• Text file SEEK_SET 就是 0 或著 ftell() 的 return value

Unformatted I/O#

• Character-at-a-time I/O, e.g., getc()
  • Buffering handled by standard I/O lib
• Line-at-a-time I/O, e.g., fgets()
  • Buffer limit might need to be specified.
• Direct I/O, e.g., fread()
  • Read/write a number of objects of a specified size

Character-at-a-time I/O#

int getc(FILE *fp); int fgetc(FILE *fp); int getchar(void);

• getc() 有可能是 macro, getchar() 必定是 function
• -1 會是 EOF 或 Error

int putc(int c, FILE *fp); int fputc(int c, FILE *fp); int putchar(int c);

• putc() 有可能是 macro, putchar() 必定是 function

char *fgets(char *buf, int n, FILE *fp);

• \0 才會停下，\n 會被讀入

char *gets(char *buf);

• 沒有指定 buffer size，會 overflow.

char *fputs(const char *str, FILE *fp); char *puts(const char *str);

• 一個一個 string 寫入 terminal，沒有 overflow 的問題

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nobj, FILE *fp); size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nobj, FILE *fp);

• Binary I/O
• 可以一個一個 Object 寫入

• struct {
      short count;
      long total;
      char name[NAME_SIZE];
  } item;
  if (fwrite(&item, sizeof(item), fp) != 1)
      err_sys("fwrite error");

  c

Input Functions:

• int scanf(const char *format, …);
• int fscanf(FILE *fp, const char *format, …);
• int sscanf(char *buf, const char *format, …);

Output Functions:

• int printf(const char *format, …);
• int fprintf(FILE *fp, const char *format, …);
• int sprintf(char *buf, const char *format, …); Overflow is possible for sprintf() –
• ‘\0’ appended at the end of the string. A better substitute: snprintf()
• int vprintf(const char *format, va_list arg);
• int vfprintf(FILE *fp, const char *format, va_list arg);
• int vsprintf(char *buf, const char *format, va_list arg);

Standard I/O Performance#

• 真正用 System CPU 的時間，Best use 跟其他 Standard Library 的其實一樣
  • Standard library 是在節省 System CPU time

int fwide(FILE *fp, int mode)

• Standard I/O in C lib 會有 orientation
  • single byte character
  • multiple byte character
• 一但被 set 就不能 reset

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