标准IO和文件IO解析

一. 架构图

二. 标准IO

1. 标准IO简介

• ANSI C建立的一个标准I/O模型，是一个标准函数包和stdio.h头文件中的定义
• 带缓冲IO
• 可移植性
• 通过FILE 文件指针访问

2. 标准IO缓冲

• 全缓存：当填满I/O才进行实际的I/O操作
• 行缓存：当在输入和输出中遇到新行符号（'\n'）,进行I/O操作，例如：stdout
• 不带缓存：标准I/O不对字符进行缓冲，例如stderr

3. 如何理解缓存类型

    要理解标准IO缓存，得理解FILE文件指针（struct _IO_FILE结构体），标准IO接口操作的是FILE文件指针，FILE文件指针定义了很多变量，包括读写缓冲区指针以及缓冲区类型标志。

    我们可以通过setvbuf函数设置缓存类型：

    int setvbuf(FILE *fp, char *buf, int mode, size_t size) 

    mode ：_IOFBF 全缓存 _IOLBF 行缓存 _IONBF不带缓存

    实际上：stdout和stderr也是通过该接口进行设置，形成了不同的缓存类型。

三. 文件IO

1.文件IO简介

• 低级磁盘I/O，遵循POSIX相关标准，任何兼容POSIX标准的操作系统上都支持文件I/O
• 不带缓冲IO
• 通过文件描述符访问

2.文件IO工作原理

    文件IO实现用户空间数据和内核缓冲区数据的交互，标准IO和内核的交互也是通过文件IO进行，标准IO只有满足一定的条件才进行文件IO操作。

四. 数据传输流程

1.系统掉电后，文件数据丢失？

    实际工作中，我们会遇到这样的情况，我们按照标准的方式去操作IO，结果数据丢失了，比如我们调用fflush函数。

    我们先理解一下数据传输流程，用户数据调用标准I/O（fflush，或者缓冲区自动刷新）仅仅只是进行了一次实际I/O操作（文件IO：write），只是把数据写入内核缓冲区，掉电后，内核缓冲区数据并没有写入磁盘，内核缓冲区会执行fsync操作（我们可以手动执行sync），这样才能真正的把数据写入磁盘，掉电后才不会丢失。