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C语言FILE结构体以及缓冲区深入探讨

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FILE 结构体是 C 语言中用来表示文件的数据结构。在 C 语言中,文件是用文件指针来表示的,文件指针是一个指向 FILE 结构体的指针。

下面是 FILE 结构体的定义:

  1. typedef struct _iobuf {
  2. char *_ptr; /* 当前缓冲区的指针 */
  3. int _cnt; /* 当前缓冲区剩余的字符数 */
  4. char *_base; /* 缓冲区的基地址 */
  5. int _flag; /* 文件的状态 */
  6. int _file; /* 文件的描述符 */
  7. int _charbuf; /* 最近读取的字符 */
  8. int _bufsiz; /* 缓冲区的大小 */
  9. char *_tmpfname; /* 临时文件的文件名 */
  10. } FILE;

在打开文件时,会创建一个 FILE 结构体实例,并将文件指针指向该实例。

缓冲区是 FILE 结构体中的 _base 数组,用来存储从文件中读取的数据或将要写入文件中的数据。缓冲区的大小由 _bufsiz 字段定义。

读取文件时,数据首先被读取到缓冲区中,然后从缓冲区中取出返回给程序。写入文件时,数据首先被写入缓冲区中,当缓冲区满时才会将数据写入文件。这样可以减少频繁的 I/O 操作,提高读写效率。

缓冲区还可以分为全缓冲、行缓冲和无缓冲三种模式:

  • 全缓冲模式:当缓冲区满时会进行 I/O 操作,或者手动调用 fflush 函数进行刷新。

  • 行缓冲模式:当缓冲区满时会进行 I/O 操作,或者遇到换行符 '\n' 时进行刷新。

  • 无缓冲模式:不使用缓冲区,每次读写都会进行 I/O 操作。

可以通过调用 setvbuf 函数来设置缓冲区的类型和大小。

在关闭文件时,会自动刷新缓冲区,将缓冲区中尚未写入文件的数据写入文件,并释放 FILE 结构体实例和缓冲区的内存。

总而言之,FILE 结构体和缓冲区是 C 语言中处理文件 I/O 的重要概念。通过合理的使用缓冲区,可以提高读写效率,减少频繁的 I/O 操作。

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