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 +1,100 @@
+/*
+ * fputc — записать один байт в поток (буферизованно, вариант B+).
+ *
+ * Горячий путь («поток уже копит запись и в буфере есть место»)
+ * написан на asm — см. пояснение в fgetc.c.  Остальное — медленный
+ * C-путь fputc_slow: консольный putchar(), переключение направления
+ * (_file_sync откатывает readahead), сброс полного буфера, ленивое
+ * выделение, fallback без буфера (прямой write() 1 байта).
+ * ВНИМАНИЕ: успех fputc = «байт принят в буфер»; ошибка реальной
+ * записи может вылезти позже (fflush/fclose).
+ *
+ * Раскладка FILE: +0 fd, +2 flags, +3 buf, +5 curp, +7 level, +9 hold.
+ * asm рассчитывает на BUFSIZ == 512 (проверка уровня по старшему
+ * байту level < 2).
+ */
+
+#include <unistd.h>
+#include <errno.h>
+#include "_file.h"
+
+#if BUFSIZ != 512
+#error "asm-горячий путь fputc рассчитан на BUFSIZ == 512"
+#endif
+
+/* Медленный путь; зовётся из asm-обёртки. */
+static int fputc_slow(int c, FILE *fp)
+{
+    if (!fp) { errno = EBADF; return EOF; }
+    if (fp->flags & _F_CONOUT) {
+        putchar(c);
+        return (int)(uint8_t)c;
+    }
+    if (!(fp->flags & _F_WRITE)) { errno = EBADF; return EOF; }
+
+    if (!(fp->flags & _F_DIROUT)) {
+        if (_file_sync(fp)) return EOF;      /* откат readahead/hold */
+    } else if (fp->level >= BUFSIZ) {
+        if (_file_sync(fp)) return EOF;      /* буфер полон — сброс */
+    }
+
+    uint8_t *b = _file_buf(fp);
+    if (!b) {
+        /* Небуферизованный fallback. */
+        uint8_t ch = (uint8_t)c;
+        if (write(fp->fd, &ch, 1) != 1) {
+            fp->flags |= _F_ERROR;
+            return EOF;
+        }
+        return (int)ch;
+    }
+    if (!(fp->flags & _F_DIROUT)) {
+        fp->flags |= _F_DIROUT;
+        fp->curp   = b;
+    }
+    *fp->curp++ = (uint8_t)c;
+    fp->level++;
+    return (int)(uint8_t)c;
+}
+
+int fputc(int c, FILE *fp) __naked
+{
+    (void)c; (void)fp;
+    (void)fputc_slow;        /* используется из asm */
+    __asm
+        ;; HL = c, DE = fp.
+        ld    a, d
+        or    a, e
+        jr    Z, _fp_slow           ; NULL — C-путь выставит errno
+        push  de
+        pop   iy                    ; IY = fp
+
+        ld    a, 2 (iy)             ; flags
+        and   a, #0x08              ; _F_DIROUT — уже копим запись?
+        jr    Z, _fp_slow           ; нет (или консоль/чтение) — C-путь
+        ld    a, 8 (iy)             ; level_hi < 2  <=>  level < 512
+        cp    a, #2
+        jr    NC, _fp_slow          ; буфер полон — сброс в C-пути
+
+        ;; --- горячий путь: *curp++ = c, level++ ---
+        ld    e, 5 (iy)             ; DE = curp (fp больше не нужен в DE)
+        ld    d, 6 (iy)
+        ld    a, l
+        ld    (de), a
+        inc   de
+        ld    5 (iy), e
+        ld    6 (iy), d
+        ld    a, 7 (iy)             ; level++
+        inc   a
+        ld    7 (iy), a
+        jr    NZ, _fp_ret
+        inc   8 (iy)
+    _fp_ret:
+        ld    e, l                  ; вернуть (uint8_t)c
+        ld    d, #0
+        ret
+
+    _fp_slow:
+        jp    _fputc_slow           ; HL = c, DE = fp уже на месте
+    __endasm;
+}