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2014
与文件I/O围绕文件描述符操作不同，标准I/O的操作是围绕流进行的。
流：
对于流，《C和指针》里有一段解释得很好：
ANSI C进一步对I/O的概念进行了抽象。就C程序而言，所有的I/O操作只是简单地从程序移进或移出字节的事情。因此，毫不惊奇的是，这种字节流便被称为流(stream)。程序只需要关心创建正确的输出字节数据，以及正确地解释从输入读取的字节数据。特定I/O设备的细节对程序员是隐藏的。
TCPL Appendix B.1中这么解释：
A stream is a source or destination of data that may be associated with a disk or other peripheral.(流是一个可能与硬盘或者其他设备关联的数据的源或者目的地)
简单地说，流是对信息的一种抽象。C系统在处理文件(文本文件和二进制文件)时，并不区分类型，都看成是字符流，按字节进行处理。
输入输出字符流的开始和结束只由程序控制而不受物理符号(如回车符)的控制。
流有最小的信息单元就是二进制位，含有最小的信息包就是字节，C标准库提供两种类型的流：二进制流(binary stream)和文本流(text stream)。二进制流是有未经处理的字节构成的序列；文本流是由文本行(每行有0个或多个字符，并以'\n'结束)组成的序列。注意在UNIX中，并不区别两种流。
当一个程序启动时，,标准输入、输出、出错三个流就已经被自动打开，并对应到默认的物理终端。这三个标准I/O流通过预定义(stdio.h)文件指针stdin,stdout,stderr加以引用当一个进程正常终止时(直接调用exit()，或从main返回)所有打开的标准I/O流都会被关闭，所有带未写缓冲数据的I/O流都会被冲洗。
PS：在main()中return(expr)等价于exit(expr)，而exit则调用fclose()关闭每个文件描述符并刷洗对应缓存。
在Linux的应用程序中，通常用文件描述符0，1，2与标准输入，标准输出，标准出错输出相关联。为符合POSIX规范，在中，0，1，2分别被替换成常量符号STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO、STDERR_FILENO。
缓冲区：
(详细内容可以参考APUE3.9和5.4，本段纯属摘抄)
标准I/O提供缓存的目的是尽可能减少使用read和write调用的数量(系统调用比普通函数调用开销大)。它也对每个I/O流自动地进行缓存管理，避免了应用程序需要考虑这一点所带来的麻烦。
标准I/O提供了三种类型的缓存:
(1) 全缓存。在这种情况下，当填满标准I/O缓存后才进行实际I/O操作。对于驻在磁盘上的文件通常是由标准I/O库实施全缓存的。
(2) 行缓存。在这种情况下，当在输入和输出中遇到新行符时，标准I/O库执行I/O操作。这允许我们一次输出一个字符(用标准I/O fputc函数)，但只有在写了一行之后才进行实际I/O操作。
(3) 不带缓存。标准I/O库不对字符进行缓存。如果用标准I/O函数写若干字符到不带缓存的流中，则相当于用write系统调用函数将这些字符写至相关联的打开文件上。
标准出错流stderr通常是不带缓存的，这就使得出错信息可以尽快显示出来，而不管它们是否含有一个新行字符。
ANSI C要求下列缓存特征：
(1) 当且仅当标准输入和标准输出并不涉及交互作用设备时，它们才是全缓存的。
(2) 标准出错决不会是全缓存的
但是，这并没有告诉我们如果标准输入和输出涉及交互作用设备时，它们是不带缓存的还是行缓存的，以及标准输出是不带缓存的，还是行缓存的。
SVR4和4.3 + BSD的系统默认使用下列类型的缓存：
标准出错是不带缓存的。
如若是涉及终端设备的其他流，则它们是行缓存的；否则是全缓存的。
可以通过下面的函数改变缓存类型(APUE5.4):void setbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf);int setvbuf(FILE *restrict fp, char *restrict buf, int mode, size_t size);这些函数必须在流打开之后、但是未对流做任何操作之前被调用
参数buf通常指向一个长度为BUFSIZ的缓冲区，BUFSIZ在stdio.h中定义，可自行输出查看stdio.h:#ifndef BUFSIZ# define BUFSIZ _IO_BUFSIZlibio.h:#define _IO_BUFSIZ _G_BUFSIZ_G_config.h:#define _G_BUFSIZ 8192如要关闭缓冲，将buf置为NULL
Liunx上的默认情况是，当标准输入输出连接终端时是行缓冲的，缓冲区大小1024字节，重定向到普通文件时，他们变为全缓冲(APUE 5.12 程序5.3提供查看I/O相关信息的方法)
强制冲洗一个流
int fflush(FILE *fp)
使该流所有未写数据传送至内核。如fp为NULL，将使所有输出流被清洗。
应当注意的是：fflush(NULL)并不能有效地清空输入缓存。后面详细讨论
常用I/O函数：
流打开：
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );FILE * freopen ( const char * filename, const char * mode, FILE * stream );常用freopen进行输入输出重定向。
单字符读写：
int getc(FILE *fp)int fgetc(FILE *fp)int getchar(void)getchar等价于getc(stdin)。前两个函数区别在于，getc可被实现为宏，意味着fgetc调用时间略长。
不管是出错还是到达文件尾端，三个函数都返回-1.
在大多数实现中，FILE维护了两个标志：出错标志和文件结束标志。可用下面三个函数判断流是出错还是结束，最后一个函数是清除两标志：int ferror(FILE *fp)int foef(FILE *fp)void clearerr(FILE *fp)
还有一个神奇的函数，可以把字符压送回流中：int ungetc(int c, FILE *fp)注意不能回送EOF
类似地，输出函数:int putc(int c, FILE *fp)int fputc(int c, FILE *fp)int putchar(int c)putchar(c)等价于putc(c,stdout)，putc可被实现为宏。
通常为了避免过多的函数调用开销，putchar和getchar都被实现为宏。
行读写函数：
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );它会读取不超过num-1个字符，然后在末尾加上结束符 '\0' ，或者遇到换行符结束输入，同时换行符也被传入。
另一个函数：
char * gets(char* buf);
由于存在缓冲区溢出漏洞，不推荐使用。
相应地，输出int fputs(const char * str, FILE * fp);int puts(const char *char);fputs()将一个以NULL终止的字符串写到指定的流，终止符NULL不写出。
puts()虽然安全，但是他的不方便在于，每次将换行符写到输出。
因此，我们贯彻这样的方针，坚持使用fgets和fputs，并自己处理换行符。各I/O函数的效率对比可参看APUE5.9
格式化I/O：
格式化输出：int printf ( const char * format, ... );int fprintf (FILE *fp, const char * format, ... );int snprintf (char *buf, size_t n, const char * format, ... );
注意参数转换说明中 %[flags][fldwidth][lenmodifier]convtype，宽度和精度字段可被置为*，而后用一个整形参数指定其值。
printf的实现：
printf是C中为数不多的变参函数之一，主要通过stdarg.h中的一系列宏来对参数列表进行处理。其源码实现可以参看：点击打开链接和点击打开链接
使用变参函数机制，简单模拟printf#include#include#include#includevoid simon_printf(char *fmt, ...){char buf[10];char *p = fmt;char c_tmp, *s_tmp;int i_tmp;double f_tmp;va_list ap;va_start(ap, fmt);while (*p){if (*p != '%'){putchar(*p++);continue;}else {switch (*++p){case 'd':{i_tmp = va_arg(ap, int);//sprintf(buf, "%d", i_tmp);//write(STDOUT_FILENO, buf, strlen(buf));printf("%d", i_tmp);break;}case 'f'://float在内部被提升为double{f_tmp = va_arg(ap, double);printf("%f", f_tmp);break;}case 'c'://char在内部被提升为int{i_tmp = va_arg(ap, int);printf("%c", i_tmp);break;}case 's':{for(s_tmp = va_arg(ap, char*); *s_tmp; s_tmp++)printf("%c", *s_tmp);break;}}p++;}}va_end(ap);}int main(){int a = 1;float b = 2.0;char c = 'a';char *str = {"test"};simon_printf("This is a test Message:\n int:%d\n float:%f\n string: %s\n char:%c\n ", a, b, str, c);return 0;}
格式化输入：int scanf(const char *format, ...);int fscanf(FILE *fp, const char *format, ...);int sscanf(const char *buf, const char *format, ...);
scanf中*表示抑制，不把该输入赋值给对应变量，即跳过。
scanf()还有一些正则用法：[]表示输入字符集，可以使用连字符表示范围，scanf() 连续吃进集合中的字符并放入对应的字符数组，直到发现不在集合中的字符为止。用字符 ^ 可以说明补集。把 ^ 字符放为扫描集的第一字符时，构成其它字符组成的命令的补集合。
通常并不推荐使用scanf()的正则用法，用法复杂, 容易出错。编译器作语法分析时会很困难, 从而影响目标代码的质量和执行效率。
关于输入缓冲区清空：
1)fflush(NULL)
fflush的定义说得很清楚了，这种用法导致的结果不确定
If the given stream was open for writing (or if it was open for updating and the last i/o operation was an output operation) any unwritten data in its output buffer is written to the file.
If stream is a null pointer, all such streams are flushed.
In all other cases, the behavior. depends on the specific library implementation. In some implementations, flushing a stream open for reading causes its input buffer to be cleared (but this is not portable expected behavior).
The stream remains open after this call.
When a file is closed, either because of a call to fclose or because the program terminates, all the buffers associated with it are automatically flushed.
如果stream指向输出流或者更新流(update stream)，并且这个更新流最近执行的操作不是输入，那么fflush函数将把任何未被写入的数据写入stream指向的文件(如标准输出文件stdout)。
fflush(NULL)清空所有输出流和上面提到的更新流。
否则，fflush函数的行为是不确定的。取决于编译器，某些编译器(如VC6)支持用 fflush(stdin) 来清空输入缓冲，而gcc就不支持。
2)setbuf(stdin, NULL);
setbuf(stdin, NULL);是使stdin输入流由默认缓冲区转为无缓冲区，在没有特殊要求的情况下还是适用的
3)int c;
while((c = getchar()) != '\n' && c != EOF);
由代码知，不停地使用getchar()获取缓冲区中字符，直到获取的字符c是换行符’\n’或者是文件结尾符EOF为止。这个方法可以完美清除输入缓冲区，并且具备可移植性。
4)scanf("%[^\n]%*c");
这里用到了scanf格式化符中的“*”，即赋值屏蔽；“%[^集合]”，匹配不在集合中的任意字符序列。这也带来个问题，缓冲区中的换行符’\n’会留下来，需要额外操作来单独丢弃换行符。
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