Linux文件系列: 深入理解缓冲区和C标准库的简易模拟实现

一.缓冲区的概念和作用二.一个样例三.理解样例1.样例解释2.什么是刷新? 四.简易模拟实现C标准库1.我们要实现的大致框架2.mylib.h的实现1.文件结构体的定义2.myfopen等等函数的声明3.完整mylib.h代码 3.myfopen函数的实现4.myfwrite函数的实现5.myfflush函数的实现6.myfclose函数的实现7.演示8.完整代码1.mylib.h2.mylib.c3.main.c

一.缓冲区的概念和作用

二.一个样例

三.理解样例

1.样例解释

2.什么是刷新?

四.简易模拟实现C标准库

至此,我们理解了缓冲区的概念和作用,下面我们来简易模拟实现一下C标准库

1.我们要实现的大致框架

我们要实现的是:

2.mylib.h的实现

1.文件结构体的定义

1.首先要有一个文件结构体:

结构体当中1.要封装文件描述符fd 设置成员变量fileno2.用户级缓冲区buffer 大小宏定义为SIZE 40963.该文件所对应缓冲区的刷新策略 flag

刷新策略分别宏定义为

#define FLUSH_NONE 1 不刷新#define FLUSH_LINE (1<<1) 行刷新#define FLUSH_ALL (1<<2) 全刷新

4.缓冲区中有效数据的个数 end

#define SIZE 4096#define FLUSH_NONE 1#define FLUSH_LINE (1<<1)#define FLUSH_ALL (1<<2)typedef struct my_file{ int fileno; char buffer[SIZE]; int end;//缓冲区中有效数据的个数(也就是最后一个有效数据的下一个位置) int flag;//缓冲区的刷新策略}my_file;

2.myfopen等等函数的声明

1.myfopen:以mode的方式打开path这个文件

path:文件路径+文件名

mode:打开文件的方式

“r”:只读

“w”:覆盖写

“a”:追加写

2.myfwrite当中:把s字符串中前num个数据写入stream文件中

stream:要往哪个文件当中写入数据,stream是对应文件的结构体指针

s:有数据的字符串

num:要写入的数据个数

3.myfflush:刷新文件缓冲区4.myfclose:关闭该文件

3.完整mylib.h代码

DFL_MODE : 打开文件的默认权限

3.myfopen函数的实现

my_file* myfopen(const char* path,const char* mode){ int fd=0; int flag=0; if(strcmp(mode,"r")==0) { flag |= O_RDONLY; } else if(strcmp(mode,"w")==0) { flag |= (O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC); } else if(strcmp(mode,"a")==0) { flag |= (O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND); } if(flag & O_CREAT) { fd=open(path,flag,DFL_MODE); } else { fd=open(path,flag); } //打开文件失败,设置errno错误码并返回NULL if(fd==-1) { errno=2; return NULL; } //创建文件,设置fp的相应属性 my_file* fp=(my_file*)malloc(sizeof(my_file)); if(fp==NULL) { errno=3; return NULL; } fp->fileno=fd; fp->flag=FLUSH_LINE; fp->end=0; return fp;}

4.myfwrite函数的实现

//把s中的数据写入stream中int myfwrite(const char* s,int num,my_file* stream){ //保存旧的缓冲区的大小 int pos=stream->end; //1.先写入用户级缓冲区 memcpy(stream->buffer+pos,s,num); stream->end += num;//更新缓冲区大小 //刷新策略:按行刷新 if(stream->flag & FLUSH_LINE) { //2.判断是否需要刷新缓冲区(判断是否有'\n') int flushit=0; while(pos < stream->end) { if((stream->buffer[pos])=='\n') { flushit=1; break; } pos++; } if(flushit == 1) { //3.刷新缓冲区:[0,pos]数据 write(stream->fileno,stream->buffer,pos+1); //4.更新缓冲区 把[pos+1,count)的数据移动到[0,count-pos-2]当中 //一共移动count-pos-1个数据 //先求出要移动的最后一个数据的下标 int count=stream->end; memmove(stream->buffer,stream->buffer+pos+1,count-pos-1); stream->buffer[count-pos-1]='\0'; stream->end=count-pos-1; } } return num;}

5.myfflush函数的实现

int myfflush(my_file* fp){ if(fp->end > 0) { write(fp->fileno,fp->buffer,fp->end); fp->end=0; } return 0;}

6.myfclose函数的实现

int myfclose(my_file* fp){ myfflush(fp); return close(fp->fileno);}

7.演示

下面我们测试一下

跟我们所预想的一样

8.完整代码

1.mylib.h

#pragma once#include <stdio.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <errno.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#define SIZE 4096#define DFL_MODE 0666#define FLUSH_NONE 1#define FLUSH_LINE (1<<1)#define FLUSH_ALL (1<<2)typedef struct my_file{ int fileno; char buffer[SIZE]; int end;//缓冲区中有效数据的个数(也就是最后一个有效数据的下一个位置) int flag;//缓冲区的刷新策略}my_file;my_file* myfopen(const char* path,const char* mode);int myfwrite(const char* s,int num,my_file* stream);int myfflush(my_file* fp);int myfclose(my_file* fp);

2.mylib.c

#include "mylib.h"my_file* myfopen(const char* path,const char* mode){ int fd=0; int flag=0; if(strcmp(mode,"r")==0) { flag |= O_RDONLY; } else if(strcmp(mode,"w")==0) { flag |= (O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC); } else if(strcmp(mode,"a")==0) { flag |= (O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND); } if(flag & O_CREAT) { fd=open(path,flag,DFL_MODE); } else { fd=open(path,flag); } //打开文件失败,设置errno错误码并返回NULL if(fd==-1) { errno=2; return NULL; } //创建文件,设置fp的相应属性 my_file* fp=(my_file*)malloc(sizeof(my_file)); if(fp==NULL) { errno=3; return NULL; } fp->fileno=fd; fp->flag=FLUSH_LINE; fp->end=0; return fp;}//把s中的数据写入stream中int myfwrite(const char* s,int num,my_file* stream){ //保存旧的缓冲区的大小 int pos=stream->end; //1.先写入用户级缓冲区 memcpy(stream->buffer+pos,s,num); stream->end += num;//更新缓冲区大小 //刷新策略:按行刷新 if(stream->flag & FLUSH_LINE) { //2.判断是否需要刷新缓冲区(判断是否有'\n') int flushit=0; while(pos < stream->end) { if((stream->buffer[pos])=='\n') { flushit=1; break; } pos++; } if(flushit == 1) { //3.刷新缓冲区:[0,pos]数据 write(stream->fileno,stream->buffer,pos+1); //4.更新缓冲区 把[pos+1,count)的数据移动到[0,count-pos-2]当中 //一共移动count-pos-1个数据 //先求出要移动的最后一个数据的下标 int count=stream->end; memmove(stream->buffer,stream->buffer+pos+1,count-pos-1); stream->buffer[count-pos-1]='\0'; stream->end=count-pos-1; } } return num;}int myfflush(my_file* fp){ if(fp->end > 0) { write(fp->fileno,fp->buffer,fp->end); fp->end=0; } return 0;}int myfclose(my_file* fp){ myfflush(fp); return close(fp->fileno);}

3.main.c

#include "mylib.h"int main(){ my_file* fp=myfopen("./log.txt","a"); if(fp==NULL) { perror("myfopen fail"); return 1; } int cnt=10; const char* message="abc\ndef"; while(cnt--) { mywrite(message,strlen(message),fp); sleep(1); } myfclose(fp); return 0;}

以上就是Linux文件系列: 深入理解缓冲区和C标准库的简单模拟实现的全部内容,希望能对大家有所帮助!