了解 K&R 的 putc 宏：K&R 第 8 章（Unix 系统接口）练习 2

Question

一段时间以来，我一直在尝试了解 K&R 的 putc 版本，但资源不足（google、堆栈溢出、clcwiki 不完全符合我的要求而且我没有朋友或同事可以求助）。我会先解释上下文，然后再要求澄清。

本章课文介绍了一个描述文件的数据结构的例子。该结构包括一个字符缓冲区，用于一次读取和写入大块。然后他们要求 reader 编写标准库 putc 的一个版本。

作为 reader 的线索，K&R 编写了一个支持缓冲和非缓冲读取的 getc 版本。他们还编写了 putc 宏的框架，让用户自己编写函数 _flushbuf()。 putc 宏看起来像这样（p 是指向文件结构的指针）：

int _flushbuf(int, FILE *);
#define putc(x,p)        (--(p)->cnt >= 0 \ 
                       ? *(p)->ptr++ = (x) : _flushbuf((x),p)
typedef struct {
        int   cnt;  /*characters left*/
        char *ptr;  /*next character position*/
        char *base; /*location of buffer*/
        int   flag; /*mode of file access*/
        int   fd;   /*file descriptor*/
} FILE;

令人困惑的是，宏中的条件实际上是在测试结构的缓冲区是否已满（这在文中有说明）- 作为旁注，getc 中的条件完全相同，但意味着缓冲区为空。奇怪？

这里是我需要澄清的地方：我认为在 putc 中缓冲写入有一个很大的问题；由于写入 p 仅在 _flushbuf() 中执行，而 _flushbuf() 仅在文件结构的缓冲区已满时调用，因此仅在缓冲区完全填满时才进行写入。缓冲读取的大小始终是系统的 BUFSIZ。除了完全 'BUFSIZ' 个字符之外，不会写入任何内容，因为 _flushbuf() 永远不会在 putc.

中调用

putc 对于无缓冲写入来说工作得很好。但是宏的设计使得缓冲写入几乎完全没有意义。这是正确的，还是我在这里遗漏了什么？为什么会这样？我真的很感谢这里的所有帮助。

Answer 1

如果你写得足够多，缓冲区最终会变满。如果不这样做，您最终将关闭文件（或者运行时会在 main() returns 时为您完成）并且 fclose() 调用 _flushbuf() 或其等效项。或者您将手动 fflush() 流，这也相当于 _flushbuf().

如果你写几个字符然后调用sleep(1000)，你会发现很长一段时间没有打印任何东西。这确实是它的工作方式。

getc 和 putc 中的测试是相同的，因为在一种情况下，计数器记录有多少字符可用，而在另一种情况下，它记录有多少 space 可用。

Answer 2

我认为您可能误读了 putc() 宏中发生的事情；那里有很多运算符和符号，它们都很重要（而且它们的执行顺序很重要！）才能正常工作。为了帮助更好地理解它，让我们将其替换为实际用法，然后将其展开，直到您可以看到发生了什么。

让我们从 putc('a', file) 的简单调用开始，如下例所示：

FILE *file = /* ... get a file pointer from somewhere ... */;

putc('a', file);

现在用宏代替对 putc() 的调用（这是简单的部分，由 C 预处理器执行；另外，我认为您在你提供的版本，所以我将把它插入到它所属的末尾):

FILE *file = /* ... get a file pointer from somewhere ... */;

(--(file)->cnt >= 0 ? *(file)->ptr++ = ('a') : _flushbuf(('a'),file));

嗯，这不是一堆乱七八糟的符号。让我们去掉不需要的括号，然后将 ?...: 转换为它实际上在幕后的 if 语句：

FILE *file = /* ... get a file pointer from somewhere ... */;

if (--file->cnt >= 0)
    *file->ptr++ = 'a';
else
    _flushbuf('a', file);

这更接近了，但仍然不太清楚发生了什么。让我们将增量和减量移动到单独的语句中，以便更容易看到执行顺序：

FILE *file = /* ... get a file pointer from somewhere ... */;

--file->cnt;
if (file->cnt >= 0) {
    *file->ptr = 'a';
    file->ptr++;
}
else {
    _flushbuf('a', file);
}

现在，内容重新排序后，应该更容易看清发生了什么。首先，我们减少 cnt，剩余字符的计数。如果这表明还有空间，那么可以安全地将 a 写入文件的缓冲区，在文件的当前写指针处，然后我们将写指针向前移动。

如果没有剩余空间，那么我们调用_flushbuf()，将文件（其缓冲区已满）和我们要写入的字符传递给它但不能。据推测，_flushbuf() 将首先将整个缓冲区写入实际的底层 I/O 系统，然后写入该字符，然后可能会将 ptr 重置为缓冲区的开头和 cnt 到一个大数字表示缓冲区能够再次存储大量数据。

那么为什么这会导致缓冲写入？答案是 _flushbuf() 调用仅在缓冲区已满时执行 "every once in a while,"。将一个字节写入缓冲区很便宜，而执行实际的 I/O 却很昂贵，因此这导致 _flushbuf() 被调用的次数相对较少（每 BUFSIZ 个字符仅调用一次）。

了解 K&R 的 putc 宏：K&R 第 8 章（Unix 系统接口）练习 2

Understanding K&R's putc macro: K&R Chapter 8 (The Unix System Interface) Exercise 2

c

macros

file-writing