C语言getline函数复现版本的工作原理是什么？_getline与_getchar如何协同运行？

_getchar 函数功能 #

这个是单字符读取的底层实现：

• 直接调用系统调用read从标准输入每次读取1个字节
• 读取返回值为0代表已经读到输入流末尾，返回EOF标记
• 读取返回值为-1代表出现IO错误，直接终止程序返回状态码99
• 读取成功就返回读到的字符（转int类型兼容EOF标记的返回）

注：这个复现版本的_getchar固定读取标准输入，所以上层_getline传入的stream参数实际上没有被使用，属于简化实现的缺陷。

_getline 函数功能 #

这个是整行读取的上层实现，三个参数分别为：存放结果的缓冲区二级指针lineptr、记录缓冲区大小的变量指针n、输入流指针stream。运行逻辑如下：

1. 先做参数合法性校验，三个指针只要有一个为NULL，直接返回-1表示调用失败
2. 如果用户没有预先分配缓冲区（即*lineptr为NULL），会自动申请120字节的内存作为初始缓冲区，申请失败返回-1，同时将*n赋值为120记录当前缓冲区大小
3. 进入循环调用_getchar逐个读取字符：
   • 每次读取字符前先判断已读字符数是否超过缓冲区大小，如果超出就触发扩容，每次额外新增120字节，扩容失败返回-1，同时更新缓冲区地址和大小记录
   • 将读到的字符写入缓冲区对应的位置
   • 如果读到换行符\n，直接终止循环
4. 如果循环终止是因为读到EOF，返回-1
5. 最后在缓冲区末尾补上字符串结束符\0，返回实际读到的字符总长度（包含换行符）

二者协同工作流程 #

两个函数是典型的底层单字符读取、上层组装成行的分层实现逻辑，举个实际读取的例子：
假设用户在终端输入this is a test line\n：

• 调用_getline时如果没有传入预分配的缓冲区，_getline先申请120字节的初始缓冲区
• _getline循环调用_getchar，依次拿到t、h、i、s……直到读到最后的\n
• 本次输入总长度不到120字节，不需要触发扩容，所有字符直接写入缓冲区
• 读到\n后终止循环，在缓冲区末尾补\0，返回读取到的字符总长度
• 如果输入的内容长度超过120字节，_getline会自动触发realloc扩容，每次新增120字节，直到能装下整行内容为止。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者NoahVerner