Linux C: IO库函数，文件流缓冲，变参函数

一、I/O 库函数与系统调用

在Linux 中有很多关于IO(输入输出)的库函数，其大部分都存在 stdio.h 头文件中。例如fopen,fread,fwrite,fseek,fclose ，这些都是针对文件的，这些函数分别依赖于系统调用open,read,write,lseek,close

其中fopen的第二个参数”打开模式“的说明如下：

r , w ,a ,+, b,t 分别表示读、写(清空内容)、读写、追加、二进制文件、文本文件

*字符串(char )**	说明
r	以只读方式打开文件，该文件必须存在。
r+	以读/写方式打开文件，该文件必须存在。
rb+	以读/写方式打开一个二进制文件，只允许读/写数据。
rt+	以读/写方式打开一个文本文件，允许读和写。
w	打开只写文件，若文件存在则文件长度清为零，即该文件内容会消失；若文件不存在则创建该文件。
w+	打开可读/写文件，若文件存在则文件长度清为零，即该文件内容会消失；若文件不存在则创建该文件。
a	以附加的方式打开只写文件。若文件不存在，则会创建该文件；如果文件存在，则写入的数据会被加到文件尾后，即文件原先的内容会被保留（EOF 符保留）。
a+	以附加方式打开可读/写的文件。若文件不存在，则会创建该文件，如果文件存在，则写入的数据会被加到文件尾后，即文件原先的内容会被保留（EOF符不保留）。
wb	以只写方式打开或新建一个二进制文件，只允许写数据。
wb+	以读/写方式打开或新建一个二进制文件，允许读和写。
wt+	以读/写方式打开或新建一个文本文件，允许读和写。
at+	以读/写方式打开一个文本文件，允许读或在文本末追加数据。
ab+	以读/写方式打开一个二进制文件，允许读或在文件末追加数据。

除了以上的io库函数还有些常用的

fseek(),ftell(),rewind() ：更改文件流中的读/写字节的位置
feof(),ferr(),fileno() : 测试文件流状态
fdopen() 用文件描述符打开文件流
freopen() 以新名称重新打开现有的流
setbuf(),setvbuf() 设置缓冲方案
popen() 创建管道，复刻子进程来调用shell

二、缓冲方案

每个文件流都包含有一个FILE 结构体，其中包含一个内部缓冲区。由于文件是存储在磁盘中。频繁的写磁盘耗时耗资源。通常把内容放在内存中，再把该内存中的数据一次性写入文件。缓冲方案有三种

1）无缓冲 _IONBUF：每次读取的字符尽快地传输到文件或者从文件中传出，例如stderr

2) 行缓冲 _IOLBUF：每次读取的字符写入到缓冲区中，读取到换行符时，再将缓冲区的内容传输/传出到文件，例如 stdout

3) 全缓冲 _IOFBUF:把全部读取的字符都写入到缓冲区,再一次性传输/传出到文件。例如文件流。

#include <stdio.h>

int main(){
    //setvbuf(stdout,NULL,_IONBUF,0);
    int i=10;
    while(i--){
      printf("hi ");
      // fflush(stdout);
      sleep(1);
    }
}

上面的案例直到程序执行完都不会看见输出的信息。因为stdout是行缓冲的，而循环体中都没遇见换行符。如果打开 setvbuf 注释，把stdout设置为无缓冲，那么输出的信息是每个字符每个字符地出现。如果打开 fflush 注释，把stdout的缓冲区清除，那么缓冲区内的信息再清除时都会被输出出来

三、变参函数

在C程序中printf 函数十分独特，应为它可以接收任意数量的参数（从第二个参数开始，每个参数用来代替第一个参数中的占位符）。在其函数内部，可以在stdarg中通过宏访问参数.

void va_start(va_list ap , last); //从last参数开始创建参数列表
type va_arg(va_list ap , type) // 指明下一个参数的数据类型，并提取出来，同时ap指向下一个元素
va_end(va_list ap) // 将 ap 重置为NULL

变参函数原理根据不同编译器有不同的算法。例如在32位GCC中以下myprintf(char *,...)算法依旧有效。

int myprintf(char *fmt , ...){
   char * cp  = fmt;
   int *ip  = (int *)&fmt +1;
}

根本原理是因为一个函数的形参在内存栈中是挨在一起的。

变参函数的用法示例如下：

#include <stdio.h>
#include <stdarg>

//输出形参列表中 m 个int类型和n个字符串的信息
int func (int m ,int n,...){
  va_list ap;
  va_start(ap,n); //获取形参 n 之后的参数列表ap
  
  for (int i =0 ; i<m ;i++){
     printf ("%d ",va_arg(ap,int));
  }
  
 for (int i =0 ; i<n ;i++){
     printf ("%s ",va_arg(ap,char*));
  }
  
  va_end(ap);

}

int main (){
  func(3,2 ,1,2,3,"test","ok");
}