libc: FILE* v2 — буферизация потоков (вариант B+)

- единый ленивый буфер BUFSIZ=512 на чтение и запись с автопереключением направления (_F_DIROUT, _file_sync: запись сбрасывается write()-ом, readahead откатывается lseek-ом) - статическая таблица OPEN_MAX=8 слотов вместо malloc для FILE; _fclosall через atexit — exit() сбрасывает несброшенную запись - fread/fwrite: мелкое через буфер (memcpy), блоки >= BUFSIZ — мимо буфера одним syscall; горячие пути fgetc/fputc и сканер строк fgets (LDI до '\n') — на asm, SDCC на эти цепочки генерит ~90 инструкций с IX-фреймом - новое: ungetc (1 байт через hold, работает и на stdin), fprintf/vfprintf (vsprintf+fwrite), fflush(NULL) = все потоки - фиксы stdio-review: fwrite ставит _F_ERROR при короткой записи (issue 3), fgets(n=1) возвращает пустую строку (issue 4) - замер (MAME, HDD, 100 КБ): небуферизованная оценка ~144 с → fgetc 5 с (×29), fgets ~1 с; дизайн и отвергнутые варианты — docs/file-buffering-design.md Co-Authored-By: Claude Fable 5 <noreply@anthropic.com>
2026-07-06 16:09:13 +03:00
parent 4a081501d8
commit 48d552bf3a
27 changed files with 1093 additions and 302 deletions
@@ -0,0 +1,89 @@
+/*
+ * fopen — открыть файл как буферизованный поток FILE* (вариант B+).
+ *
+ * FILE берётся из статической таблицы _file_slots (свободный слот:
+ * flags == 0), без malloc — сам буфер выделится лениво при первой
+ * операции.  Первый успешный fopen вешает _fclosall на atexit, чтобы
+ * exit() сбрасывал несброшенную запись всех потоков.
+ * NULL при: плохом режиме (EINVAL), занятой таблице (EMFILE), ошибке
+ * open (errno от него).
+ */
+
+#include <stdlib.h>
+#include <sprinter_exit.h>     /* atexit */
+#include <fcntl.h>
+#include <unistd.h>
+#include <errno.h>
+#include "_file.h"
+
+/* Транслировать строку режима fopen() в подмножество флагов open(),
+ * которое понимает libc/io/open.c.  Поддержаны r, w, a, "+" в любом
+ * месте хвоста; "b"/"t" игнорируются — весь I/O бинарный. */
+static int mode_to_flags(const char *mode, uint8_t *file_flags)
+{
+    if (!mode || !*mode) {
+        errno = EINVAL;
+        return -1;
+    }
+    int  oflags = 0;
+    uint8_t ff = 0;
+    char base = *mode;
+    int  plus = 0;
+    for (const char *p = mode + 1; *p; p++) {
+        if (*p == '+') plus = 1;
+    }
+    switch (base) {
+    case 'r':
+        oflags = plus ? O_RDWR : O_RDONLY;
+        ff = _F_READ | (plus ? _F_WRITE : 0);
+        break;
+    case 'w':
+        oflags = (plus ? O_RDWR : O_WRONLY) | O_CREAT | O_TRUNC;
+        ff = _F_WRITE | (plus ? _F_READ : 0);
+        break;
+    case 'a':
+        oflags = (plus ? O_RDWR : O_WRONLY) | O_CREAT | O_APPEND;
+        ff = _F_WRITE | _F_APPEND | (plus ? _F_READ : 0);
+        break;
+    default:
+        errno = EINVAL;
+        return -1;
+    }
+    *file_flags = ff;
+    return oflags;
+}
+
+FILE *fopen(const char *path, const char *mode)
+{
+    static uint8_t atexit_armed;
+
+    uint8_t ff;
+    int oflags = mode_to_flags(mode, &ff);
+    if (oflags < 0) return NULL;
+
+    /* Свободный слот таблицы — ДО open, чтобы не открывать зря. */
+    FILE *fp = _file_slots;
+    for (uint8_t i = 0; ; i++, fp++) {
+        if (i >= OPEN_MAX) {
+            errno = EMFILE;
+            return NULL;
+        }
+        if (fp->flags == 0) break;
+    }
+
+    int fd = open(path, oflags);
+    if (fd < 0) return NULL;
+
+    fp->fd    = fd;
+    fp->buf   = NULL;
+    fp->curp  = NULL;
+    fp->level = 0;
+    fp->hold  = EOF;
+    fp->flags = ff;              /* последним — занимает слот */
+
+    if (!atexit_armed) {
+        atexit_armed = 1;
+        atexit(_fclosall);       /* exit() сбросит все потоки */
+    }
+    return fp;
+}