UNIX高级编程：标准IO库详解与流对象

本章节主要探讨的是UNIX环境高级编程中的标准I/O库，这是由Dennis Ritchie在1975年开发的一个核心库，其目的是为用户提供简化和高效的文件输入/输出操作。标准I/O库是ANSIC标准的一部分，在多个操作系统中都有实现，使得程序开发者无需过多关注底层细节，如块长度选择，从而专注于更高层次的逻辑。 5.1 引言 标准I/O库设计得便于用户使用，它在系统调用的基础上构建，通过抽象层处理诸如缓存分配和优化I/O性能等任务。这样，程序员无需关心具体操作细节，如选择合适的块长度，这部分在第3章有所提及。尽管随着时间的推移，标准库在某些方面可能有所改进，但相对于最初的版本改动不大，这体现了其稳定性。 5.2 流和FILE对象 在标准I/O库中，操作不再直接基于文件描述符，而是围绕“流”进行，这里的流与系统V的STREAMS I/O系统不同。当你使用标准库打开或创建文件时，实际上创建了一个与文件关联的流。函数`fopen`返回一个指向FILE对象的指针，FILE对象是一个结构体，包含了与流相关的所有必要信息，如文件描述符、缓存管理数据、当前缓存字符数和错误标志等。 应用程序无需直接操作FILE对象，只需将FILE指针作为参数传递给标准I/O函数即可。我们将指向FILE对象的指针称为文件指针。本章将以UNIX系统为例来阐述标准I/O库，尽管它并非仅限于UNIX，但在讲解实现细节时，UNIX提供了很好的参考。 5.3 标准输入、输出和错误流 标准I/O库为每个进程预先定义了三个预设的流：标准输入（stdin）、标准输出（stdout）和标准错误输出（stderr）。这些流允许进程在不指定特定文件的情况下，直接与用户的交互接口、控制台或者标准错误日志进行通信。在第3.2节中，已经用`STDIN_FILENO`, `STDOUT_FILENO`和`STDERR_FILENO`作为文件描述符来标识这些流。 总结起来，标准I/O库是UNIX环境高级编程中的关键组件，它简化了文件操作，提高了代码的可移植性和效率。通过理解FILE对象、流的概念以及预定义的标准流，开发者可以更有效地在各种系统上编写兼容性高的代码。后续章节将进一步探讨该库的函数原型、源码示例和相关习题解答，深入学习和掌握标准I/O库的使用方法和原理。