只读模式下的 fopen() 及其缓冲区

Question

考虑下面的 C 代码，尽管非常混乱：

#include<stdio.h>

int main() {
    char buf[3]; //a new, small buffer
    FILE *fp = fopen("test.txt", "r"); //our test file, with the contents "123abc"
    setvbuf(fp, buf, _IOFBF, 2); //we assign our small buffer as fp's buffer \
                                 //in fully buffered mode
    char character = fgetc(fp); // get the first character...
    character = fgetc(fp);      // and the next...
    character = fgetc(fp);      // and the next... (third character, '3')
    buf[2] = '\0'; //add a terminating line for display
    fputs(buf, stderr); //write our buffer to stderr, should show up immediately
}

编译和运行代码将打印“3a”作为我们自己指定的缓冲区 buf 的内容。我的问题是：这个缓冲区是如何被填满的？ 调用 fgetc() 是否意味着多次调用，直到缓冲区填满然后停止（我们只调用了三个 fgetc，其中不应该包括现在'a'）？第一个缓冲区是“12”，所以这是否意味着当进行另一个 fgetc() 调用并且指针引用缓冲区范围之外的内容时，是清除缓冲区然后用下一个数据块填充，还是简单地覆盖?我了解缓冲区大小取决于平台，因此我更关心通常情况下，读取模式下的 fopen()ed 流如何将字符拉入其缓冲区。

Answer 1

缓冲区，以及确切的填充方式和时间，是 stdio 包中的一个实现细节。但它可能实现的方式是 fgetc 从缓冲区中获取一个字符，如果缓冲区中有可用的字符。如果缓冲区是空的，它会通过从文件中读取（在您的情况下）另外两个字符来填充它。

所以你的第一个 fgetc 将从文件中读取 12 并将其放入缓冲区，然后返回 '1'。您的第二个 fgetc 不会从文件中读取，因为缓冲区中有一个字符，并返回 '2'。你的第三个 fgetc 会发现缓冲区是空的，所以它会从文件中读取 3a 并放入缓冲区，然后返回 '3'。因此，当您打印缓冲区的内容时，它将是3a。

请注意，这里发生了两个级别的“阅读”。首先，您有 fgetc 调用，然后，在该级别之下，从文件读取的 stdio 包内的代码。如果我们假设这是在 Unix 或 Linux 系统上，第二种类型的读取是使用系统调用 read(2) 完成的。

较低级别的读数一次填满整个缓冲区，因此您不需要像调用 fgetc 那样多次调用 read。 （这就是拥有缓冲区的全部意义所在。）