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一.重谈重定义
1.1
为什么有标准输出与标准错误
二.理解一切皆"文件"
三.缓冲区 :解决前面sleep刷新问题
5-1 什么是缓冲区
5.2 为什么要有
5.3 缓冲类型
5.4 代码实战
四,设计简单的libc库
一.重谈重定义
平时我们重定义的写法
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ ./a.out > log.txt
但其实是省略了1,系统默认是1(标准输出)的重定向写入
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ ./a.out 1 > log.txt
1.1
1 #include <cstdio>
2 #include<iostream>
3 using namespace std;
4 int main()
5 {
6 cout<<"hello cout"<<endl;
7 printf("hello printf\\n");
8 cerr<<"hello cerr"<<endl;
9 fprintf(stderr,"hello stderr\\n");
10
11 return 0;
12 }
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ ./a.out
hello cout
hello printf
hello cerr
hello stderr
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ ./a.out >log.txt
hello cerr
hello stderr
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ ./a.out 1 >log.normal 2>log.error
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ cat log.normal
hello cout
hello printf
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ cat log.error
hello cerr
hello stderr
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ ./a.out > log.normal 2>> log.normal
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ cat log.normal
hello cout
hello printf
hello cerr
hello stderr
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ ./a.out 1 >log.normal 2>&1
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ cat log.normal
hello cout
hello printf
hello cerr
hello stderr
为什么有标准输出与标准错误
将常规消息与错误消息进行分离
都打印到一个文件呢
例子
对输出进行重定向后
1 #include<stdio.h>
2 #include<unistd.h>
3 #include<sys/types.h>
4 #include<string.h>
5 #include<sys/stat.h>
6 #include<fcntl.h>
7 #include<stdio.h>
8 #include <iostream>
9 int main()
10 {
11 int fd =open("myfile.c",O_CREAT | O_WRONLY| O_TRUNC,0666);
12 dup2(fd,1);
13 printf("hello printf\\n");
14 std::cout<<"hello cout"<<std::endl;
15 std::cerr<<"hello cerr"<<std::endl;
16 close(fd);
17 return 0;
18 }
发现标准错误没有改变输入文件
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ g++ 1.c
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ ./a.out
hello cerr
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ vim 1.c
[lcb@hcss-ecs-1cde 7]$ cat myfile.c
hello printf
hello cout
二.理解一切皆"文件"
如进程、磁盘、显⽰器、键盘这样硬件设备也被抽象成了⽂件，你可以使⽤访问⽂件的⽅法访
问它们获得信息；甚⾄管道，也是⽂件
开发者仅需要使⽤⼀套 API 和开发⼯具，即可调取 Linux 系统中绝⼤部分的资源。举个简单的例⼦，Linux 中⼏乎所有读（读⽂件，读系统状态，读PIPE）的操作都可以⽤ read 函数来进⾏；⼏乎所有更改（更改⽂件，更改系统参数，写 PIPE）的操作都可以⽤ write
函数来进⾏。
struct file {
…
1
2
3
4
struct inode *f_inode; /* cached value */
const struct file_operations *f_op;
…
atomic_long_t f_count; // 表⽰打开⽂件的引⽤计数，如果有多个⽂件指针指
向它，就会增加f_count的值。
unsigned int f_flags; // 表⽰打开⽂件的权限
fmode_t f_mode; // 设置对⽂件的访问模式,例如：只读，只写等。所
有的标志在头⽂件<fcntl.h> 中定义
loff_t f_pos; // 表⽰当前读写⽂件的位置
…
} __attribute__((aligned(4))); /* lest something weird decides that 2 is OK
*/
三.缓冲区 :解决前面sleep刷新问题
5-1 什么是缓冲区
缓冲区是内存空间的⼀部分。也就是说，在内存空间中预留了⼀定的存储空间，这些存储空间⽤来缓冲输⼊或输出的数据，这部分预留的空间就叫做缓冲区。缓冲区根据其对应的是输⼊设备还是输出设 备，分为输⼊缓冲区和输出缓冲区。
5.2 为什么要有
读写⽂件时，如果不会开辟对⽂件操作的缓冲区，直接通过系统调⽤对磁盘进⾏操作(读、写等)，那么 每次对⽂件进⾏⼀次读写操作时，都需要使⽤读写系统调⽤来处理此操作，即需要执⾏⼀次系统调 ⽤，执⾏⼀次系统调⽤将涉及到CPU状态的切换，即从⽤⼾空间切换到内核空间，实现进程上下⽂的 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造成很⼤的影响。
为了减少使⽤系统调⽤的次数，提⾼效率，我们就可以采⽤缓冲机制。⽐如我们从磁盘⾥取信息可
以在磁盘⽂件进⾏操作时，可以⼀次从⽂件中读出⼤量的数据到缓冲区中，以后对这部分的访问就不 需要再使⽤系统调⽤了，等缓冲区的数据取完后再去磁盘中读取，这样就可以减少磁盘的读写次数，再加上计算机对缓冲区的操作⼤ 快于对磁盘的操作，故应⽤缓冲区可⼤ 提⾼计算机的运⾏速度。
如你买了一大堆快递,如果来一个,打电话叫你去拿,你就要中止自己的事去拿,但如果有了菜鸟驿站,就可以一定数量再去拿,效率大大提高
5.3 缓冲类型
标准I/O提供了3种类型的缓冲区。
•
全缓冲区：这种缓冲⽅式要求填满整个缓冲区后才进⾏I/O系统调⽤操作。对于磁盘⽂件的操作通
常使⽤全缓冲的⽅式访问。
•
⾏缓冲区：在⾏缓冲情况下，当在输⼊和输出中遇到换⾏符时，标准I/O库函数将会执⾏系统调⽤
操作。当所操作的流涉及⼀个终端时（例如标准输⼊和标准输出），使⽤⾏缓冲⽅式。因为标准
I/O库每⾏的缓冲区⻓度是固定的，所以只要填满了缓冲区，即使还没有遇到换⾏符，也会执⾏
I/O系统调⽤操作，默认⾏缓冲区的⼤⼩为1024。
为了符合用户阅读习惯
•
⽆缓冲区：⽆缓冲区是指标准I/O库不对字符进⾏缓存，直接调⽤系统调⽤。标准出错流stderr通
常是不带缓冲区的，这使得出错信息能够尽快地显⽰出来。
除了上述列举的默认刷新⽅式，下列特殊情况也会引发缓冲区的刷新：
1.
缓冲区满时；
2.
执⾏flush语句；
3.
进程结束
5.4 代码实战
#include<stdio.h>
2 #include<unistd.h>
3 #include<stdlib.h>
4 int main()
5 {
6 //库函数
7 printf("hello printf\\n");
8 fprintf(stdout,"hello fprintf\\n");
9 const char*s="hello fwrite\\n";
E> 10 fwrite(s,strlen(s),1,stdout);
11
12 //系统调用
13 const char*ss="hello write\\n";
E> 14 write(1,ss,strlen(ss));
15 fork();
16 return 0;
17 }
~
结果思考
[lcb@hcss-ecs-1cde 8]$ ./a.out
hello printf
hello fprintf
hello fwrite
hello write
[lcb@hcss-ecs-1cde 8]$ ./a.out > log.txt
[lcb@hcss-ecs-1cde 8]$ cat log.txt
hello write
hello printf
hello fprintf
hello fwrite
hello printf
hello fprintf
hello fwrite
为什么直接展开与重定向展开,结果不一样
原因是重定向,导致程序还未结束,那么子进程结束,就会刷新一次,父进程结束,再刷新一次
四,设计简单的libc库
mystdio.c
#include"mystdio.h"
2 #include<string.h>
3 MyFile*bymyfile(int flag,int fd )
4 {
E> 5 MyFile*file=(Myfile*)malloc(sizeof(MyFile));
6 file->filefd=fd;
7 file->flag=flag;
8 file->flushflag=Line_flush;
9 file->bufferlen=0;
10 memset(file->outbuffer,0,sizeof(file->outbuffer));
11 }
E> 12 MyFile*Myfileopenl(const char* path,cosnt char*mode)
13 {
14 int fd=-1;
15 int flag=0;
E> 16 if(strcmp(mode,"w")==0)
17 {
E> 18 flag= O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC;
E> 19 fd=open(path,flag,0666);
20
21 }
E> 22 else if(strcmp(mode,"a")==0)
23 {
E> 24 flag= O_CREAT | O_WRONLY | O_APPEND;
E> 25 fd=open(path,flag,0666);
26 }
E> 27 else if(strcmp(mode,"r")==0)
28 {
E> 29 flag = O_RDWE
E> 30 fd=open(path,flag,0666);
31 }
E> 32 if(fd ==-1) reutnr NULL;
33 return bymyfile(flag,fd);
34 }
35 void Myfileclose(MyFile*file)
36 {
37 if(file->filefd<0) return;
38 Myflush();
39 close(file->filefd);
40 free(file);
41 }
42 int*Myfilewrite(MyFile*file,const char * ptr,size_t len)
43 {
44 //写入即使拷贝
45 memcpy(file->outbuffer+file->bufferlen,ptr,len);
46 file->bufferlen+=len;
47 //2.尝试判断是否满足刷新条件
48 if(file->flushflag&Line_FLUSH&&file->outbuffer[file->bufferlen-1]=='\\n')
49 Myflush(file);
50 }
51 void Myflush(MyFile*file)
52 {
53 if(file->filefd<0) return;
54 //写入即是拷贝
55 write(file->filefd,file->outbuffer,file->bufferlen);
56 file->bufferlen=0;
57 }
mystdio.h
#pragma once 1 #include"mystdio.h"
2 #include<stdio.h> | 2 #include<string.h>
3 #define MAX_SIZE 1024 | 3 MyFile*bymyfile(int flag,int fd )
4 #define none_flush 0001 | 4 {
5 #define Line_flush 0002 |E> 5 MyFile*file=(Myfile*)malloc(sizeof(MyFile));
6 #define ALL_flush 0003 | 6 file->filefd=fd;
7 typedef struct MyFile{ | 7 file->flag=flag;
8 int filefd;//文件标识符 | 8 file->flushflag=Line_flush;
9 int flag;// | 9 file->bufferlen=0;
10 int flushflag; | 10 memset(file->outbuffer,0,sizeof(file->outbuffer));
11 char outbuffer[1024]; | 11 }
12 int bufferlen; |E> 12 MyFile*Myfileopenl(const char* path,cosnt char*mode)
13 } MyFile; | 13 {
E> 14 MyFile*Myfileopenl(const char* path,cont char*mode); | 14 int fd=-1;
15 void*Myfileclose(MyFile*file); | 15 int flag=0;
16 int*Myfilewrite(const void *ptr,size_t size,size_t numb,MyFile*file); |E> 16 if(strcmp(mode,"w")==0)
17 void Myflush(MyFile*file);
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