29-对标准IO的批评

3.15　对标准I/O的批评

虽然标准I/O使用广泛，有些专家还是指出了其不足之处。有些函数如fgets()，在某些场景下不满足要求，设计不良。其他函数如gets()，太不安全，差点被逐出标准函数库。

标准I/O最大的诟病是两次拷贝带来的性能开销。当读取数据时，标准I/O会向内核发起read()系统调用，把数据从内核中复制到标准I/O缓冲区。当应用通过标准I/O如fgetc()发起读请求时，又会拷贝数据，这次是从标准I/O缓冲区拷贝到指定缓冲区。写入请求刚好相反：数据先从指定缓冲区拷贝到标准I/O缓冲区，然后又通过write()函数，从标准I/O缓冲区写入内核。

避免两次拷贝的一个解决办法是，每个读请求返回一个指向标准I/O缓冲区的指针。这样，数据就可以直接从标准I/O缓冲区中读取，不需要多余的拷贝操作。如果应用确实需要把数据拷贝到自己本地缓冲区时（可能向其中写数据），总是可以手动地执行拷贝操作。这种实现方式需要提供资源“释放（free）”接口，允许应用在不用缓冲区时发出信号。

写请求会更复杂些，但是还是可以避免两次拷贝。当发起写请求时，记录指针位置，最终当准备将数据刷新到内核时，再通过记录的指针列表把数据写出去。这些可以通过分散-聚集I/O(scatter-gather I/O)模型的writev()函数来实现，这样写请求就只需要单个系统调用。（我们将在下一章探讨分散-聚集I/O）。

现在有一些高度优化的用户缓冲库，它们通过类似刚刚讨论的实现方式来解决两次拷贝问题。还有一些开发者选择实现自己的用户缓冲方案。但是尽管存在这些不同的解决方式，标准I/O仍然很流行。