【C陷阱和缺陷】库函数

一，返回整数的getchar函数

        我们来看下面的程序：

#include "stdio.h"
void main()
{
char c;
while ( (c = getchar()) != EOF )
{

putchar( c );

}
}

          看起来这段程序应该把它的标准输入拷贝到输出，实际运行情况并非如此。

          原因在于 c 声明为 char 型而非 int 型，这就意味着 c 不能容下所有可能的字符，特别是可能无法容下EOF。

          所以，有两种可能：或者某些合法字符被“截断”后，使得c的取值与EOF相同，此时程序在文件复制中途终止；或者 c 根本不可能捕捉到EOF，程序将进入死循环。

          实际上，还有第三种情况，程序将随机运行。C 参考手册非常严格地定义了表达式 ( (c = getchar()) != EOF ) 的值。     

                  1）当一个长整型数据被转换为短整型或字符型时，左端被删掉，多余的位被简单的忽略。

                  2）所有赋值操作符的组合方向都是从右至左。它们都要求有一个左值，并且赋值表达式的类型就是它的左操作数的类型。表达式的值就是赋值后的左操作数的值。

           综合以上两点看，getchar( ) 的值要被删掉高位数据，删节后的值再与EOF相比。作为比较的一部分，c 必须要扩展为整型，扩展时左端或者补 0 ，或者补符号位，由具体情况而定。

           有些编译器将不能正确地执行这个表达式。它们可能把 getchar( ) 的低位数据赋给 c 。但是，它们不是比较 c 和EOF，而是比较 getchar( ) 和EOF。如果编译器这样做，将会同样只是看起来“工作正常”。

二，更新（同时读写）顺序文件 

         FILE *file;

         fopen(filePath,"r+");

         执行上述代码后，并不能对文件进行交替的读和写。一个输入不能同时紧跟一个输出，反之亦然。

         如果要同时进行输入和输出操作，必须在其中插入fseek的操作。

例如：正确写法

#include <stdio.h>
void main( void )
{
FILE *stream;
char list[30];
int i, numread, numwritten;
/* Open file in text mode: */
if( (stream = fopen( "test.txt", "w+t" )) != NULL )
{
for ( i = 0; i < 25; i++ )
list[i] = (char)('z' - i);
/* Write 25 characters to stream */
numwritten = fwrite( list, sizeof( char ), 25, stream );
printf( "Wrote %d items\n", numwritten );
fclose( stream );
}
else
printf( "Problem opening the file\n" );

if( (stream = fopen( "test.txt", "r+t" )) != NULL )
{
/* Attempt to read in 25 characters */
numread = fread( list, sizeof( char ), 25, stream );
printf( "Number of items read = %d\n", numread );
printf( "Contents of buffer = %.25s\n", list );
fclose( stream );
}
else
printf( "File could not be opened\n" );

getchar();
}

错误代码：

                numwritten = fwrite( list, sizeof( char ), 25, stream );
printf( "Wrote %d items\n", numwritten );

fseek(stream,0L,1);   // 不加这一句就会显示乱码（写完后要将指针指向开头）

numread = fread( list, sizeof( char ), 25, stream );
printf( "Number of items read = %d\n", numread );
printf( "Contents of buffer = %.25s\n", list );

三，缓冲输出和内存分配 

#include <stdio.h>
//char buf[BUFSIZ]; //BUFSIZE由<stdio.h>定义

int main()

{

         char c;

         static char buf[5]; //BUFSIZE由<stdio.h>定义

         //所有输入到stdout中的输出都应该先输入到buf中

         //当buf满时或显示调用fflush时，才将缓冲区中的内容写入stdout

         setbuf(stdout,buf);
 

         while((c=getchar())!=0)

         {

              putchar(c);
      fflush(stdout);

         }
getchar();

         return 0;

}

上面程序是错误的，因为程序将控制交给操作系统前c运行库会将buf清空，但在这之前buf字符数组已被释放。

解决方法：

       1）将buf声明为静态：static char buf[BUFSIZE];或者将buf声明放到main之外；

       2）动态分配缓冲区，程序中并不主动释放缓冲区。因为是动态分配的，所以main函数结束时并不释放缓冲区。

                         char *malloc(); setbuf(stdout,malloc(BUFSIZ));

    这种情况下，没有必要去判断 malloc( ) 是否成功，因为如果失败了，它会返回一个空指针。空指针可以作为 setbuff( ) 的第二个参数，它意味着不被缓冲。这运行起来会比较慢，但它会正常运行。

四，使用errno检测错误

        很多库函数在执行失败时会通知一个名字为errno的外部变量，通知程序该函数调用失败 。

         1）/*调用库函数*/

                     if(errno)

                          /*处理错误*/

               这样做是错误的，因为库函数在调用成功时并强制要求将errno设置为0，这样errno就可能是前一个库函数执行失败时的值。

         2）errno = 0;

              /*调用库函数*/

                 if(errno)

                       /*处理错误*/

                这行代码还是错的。例如当fopen被要求创建一个新的文件供程序输出时，如果存在一个同名文件，fopen会先删除它，然后新建一个文件。这样fopen会调用另一个库函数检测是否有同名文件存在。假设用于检测同名文件的函数在文件不存在时会设置errno，则fopen每创建一个事先并不存在的文件时，即使程序没错，errno也会被设置。

          解决方法：

                 在调用库函数时，先检测作为错误提示的返回值，再检测errno找出错误原因。

                  /*调用库函数*/ if(返回的错误值) 检测errno /*处理错误*/

五，库函数signal

         singal在<signal.h>中声明。

              signal(signal type,handler function);

         signal type 代表系统头文件signal.h中定义的常量，标示要捕获的信号类型。Handler function 为事件发生时要加以调用的事件处理函数。

         Malloc时调用signal，从signal中使用longjmp退出，都是不安全的。

         信号非常复杂棘手，而且具有一些在本质上不可移植的特性。因此应该使signal处理函数尽可能的简单，并将它们组织在一起，将来可以很容易修改。

Exercise 5.1

       当一个程序异常终止时，程序输出的最后几行通常会丢失，什么原因？解决办法？

      Answer：当程序使用输出缓冲区时，如果程序异常终止，可能还没来得及清空缓冲区，此时这些输出可能会存在内存而不被写出了。这种情况会给调试这类程序的编程者造成一种假象，程序发生失败的时刻比实际上运行失败的真正时刻要早得多。

      解决方法：在调试时强制不允许对输出进行缓冲：setbuf(stdout, (char*)0);

                          这一句必须在任何输出被写入到stdout之前执行。最好作为 mian函数的第一句。

Exercise 5.2 
#include <stdio.h>

int main()

{

        register int c;

         while((c=getchar())!=EOF)

                       putchar(c);

         return 0;

}

#define EOF -1

int main()

{

        register int c;

        while((c=getchar())!=EOF)

                     putchar(c);

        return 0;

}

右边的程序在某些系统中仍然可运行，但运行的慢，原因？

答案：函数调用需要较大的开销，因此getchar和putchar常被在stdio.h中定义为宏，同时很多c语言的实现在库文件中也包含这两个函数。当不包含<stdio.h>头文件时，使用的是库函数getchar而不是getchar宏，所以程序变慢。