linux系統編程基礎（二） C 標準IO 庫函數與Unbuffered IO函數

先來看看C標準I/O庫函數是如何用系統調用實現的。

fopen(3)

調用open(2)開啟指定的檔案,返回一個檔案描述符(就是一個int 類型的編號),分配一個FILE 結構體,其中包含該檔案的描述符、I/O緩衝區和當前讀寫位置等資訊,返回這個FILE 結構體的地址。

fgetc(3)

通過傳入的FILE *參數找到該檔案的描述符、I/O緩衝區和當前讀寫位置,判斷能否從I/O緩衝 區中讀到下一個字元,如果能讀到就直接返回該字元,否則調用read(2),把檔案描述符傳進 去,讓核心讀取該檔案的資料到I/O緩衝區,然後返回下一個字元。注意,對於C標準I/O庫來 說,開啟的檔案由FILE *指標標識,而對於核心來說,開啟的檔案由檔案描述符標識,檔案描述符從open 系統調用獲得,在使用read 、write 、close 系統調用時都需要傳檔案描述符。

fputc(3)

判斷該檔案的I/O緩衝區是否有空間再存放一個字元,如果有空間則直接儲存在I/O緩衝區中並 返回,如果I/O緩衝區已滿就調用write(2) ,讓核心把I/O緩衝區的內容寫迴文件。

fclose(3)

如果I/O緩衝區中還有資料沒寫迴文件,就調用write(2) 寫迴文件,然後調用close(2) 關閉文 件,釋放FILE 結構體和I/O緩衝區。

以寫檔案為例,C標準I/O庫函數(printf(3) 、putchar(3) 、fputs(3) )與系統調用write(2) 的關 系如下圖所示。

庫函數與系統調用的層次關係