Question

所以我正在通过K＆amp; R第二版做练习。做了一些练习后感觉非常自信我以为我会检查这些功能的实际实现。然后我的信心逃离现场。我无法理解任何一个。

例如，我查看getchar()：

以下是libio/stdio.h

中的原型

extern int getchar (void);

所以我按照它来完成并得到这个：

__STDIO_INLINE int
getchar (void)
{
  return _IO_getc (stdin);
}

我再次关注libio/getc.c：

int
_IO_getc (fp)
     FILE *fp;
{
  int result;
  CHECK_FILE (fp, EOF);
  _IO_acquire_lock (fp);
  result = _IO_getc_unlocked (fp);
  _IO_release_lock (fp);
  return result;
}

我被带到另一个头文件libio/libio.h，这是非常神秘的：

#define _IO_getc_unlocked(_fp) \
       (_IO_BE ((_fp)->_IO_read_ptr >= (_fp)->_IO_read_end, 0) \
    ? __uflow (_fp) : *(unsigned char *) (_fp)->_IO_read_ptr++)

这是我最终结束旅程的地方。

我的问题很广泛。这是什么意思呢？通过查看代码，我无法为我的生活找出任何合乎逻辑的东西。看起来像一堆代码一层一层地抽象出来。

更重要的是，什么时候真正从stdin

获得角色

Answer 1

_IO_getc_unlocked是一个无法解决的宏。这个想法是你可以从流中获取一个字符，而不必调用一个函数，希望它足够快，可以用于紧密循环等。

让我们一次拆分一层。首先，什么是_IO_BE？

/usr/include/libio.h:# define _IO_BE(expr, res) __builtin_expect ((expr), res)

_IO_BE是编译器的提示，expr 通常会评估为res。当期望为真时，它用于构造代码流更快，但没有其他语义效果。所以我们可以摆脱它，让我们留下：

#define _IO_getc_unlocked(_fp) \ ( ( (_fp)->_IO_read_ptr >= (_fp)->_IO_read_end ) \ ? __uflow(_fp) : *(unsigned char *)(_fp)->_IO_read_ptr++) )

为了清晰起见，我们将其转换为内联函数：

inline int _IO_getc_unlocked(FILE *fp) { if (_fp->_IO_read_ptr >= _fp->_IO_read_end) return __uflow(_fp); else return *(unsigned char *)(_fp->_IO_read_ptr++); }

简而言之，我们有一个指向缓冲区的指针，以及一个指向缓冲区末尾的指针。我们检查指针是否在缓冲区之外;如果没有，我们递增它并返回旧值的任何字符。否则，我们调用__uflow来重新填充缓冲区并返回新读取的字符。

因此，这允许我们在实际需要执行IO来重新填充输入缓冲区之前避免函数调用的开销。

请记住，标准库函数可能很复杂;他们还可以使用非标准的C语言扩展（例如__builtin_expect），并且可能不适用于所有编译器。他们这样做是因为他们需要快速，因为他们可以对他们正在使用的编译器做出假设。一般来说，除非绝对必要，否则您自己的代码不应使用此类扩展，因为它会使移植到其他平台更加困难。

Answer 2

从伪代码到真实代码，我们可以将其分解：

if (there is a character in the buffer)
  return (that character)
else
   call a function to refill the buffer and return the first character
end

让我们使用the ?: operator：

#define getc(f) (is_there_buffered_stuff(f) ? *pointer++ : refill())

更近一点：

#define getc(f) (is_there_buffered_stuff(f) ? *f->pointer++ : refill(f))

现在我们快到了。要确定是否已经缓冲了某些东西，它会使用文件结构指针和缓冲区中的读指针

 _fp->_IO_read_ptr >= _fp->_IO_read_end ?

这实际上测试了我的伪代码的相反条件，“缓冲区为空”，如果是，则调用__uflow(_fp) // "underflow"，否则，它只是用指针直接进入缓冲区，获取字符，然后递增指针：

? __uflow (_fp) : *(unsigned char *) (_fp)->_IO_read_ptr++)

Answer 3

我强烈推荐P.J. Plauger The Standard C Library。他提供了标准的背景知识，并提供了每个功能的实现。实现比在glibc或现代C编译器中看到的更简单，但仍然使用像您发布的_IO_getc_unlocked()这样的宏。

宏将从缓冲数据（可能是ungetc缓冲区）中提取一个字符，或者从流中读取它（可以读取并缓冲多个字节）。

Answer 4

存在标准库的原因是您不需要知道这些功能的确切植入细节。在某些时候实现库调用的代码必须使用非标准系统调用，这些调用必须处理您可能不关心的问题。如果您正在学习C，请确保除了stdlib之外您还可以了解stdlib以外的其他C程序，但是在了解所涉及的系统调用之前，它仍然没有多大意义。

Answer 5

getchar（）的定义将请求重新定义为stdin中字符的特定请求。

_IO_getc（）的定义进行完整性检查以确保FILE *存在且不是End-Of-File，然后它锁定流以防止其他线程破坏对_IO_getc_unlocked（）的调用。 / p>

_IO_getc_unlocked（）的宏定义只是检查读指针是在文件点的末尾还是在文件点的末尾，如果是，则调用__uflow，如果不是，则返回读指针的char。 / p>

这是所有stdlib实现的标准内容。你不应该看它。事实上，许多stdlib实现将使用汇编语言进行最佳处理，这更加神秘。

理解C内置库函数实现

5 个答案: