基准I/O缓冲区详解 -Mike

标准I/O缓冲区详解 --Mike

标准I/O库提供缓冲的目的是尽可能地减少使用read和write调用的次数。它也对每个I/O流自动地进行缓冲管理，从而避免了应用程序需要考虑这一点所带来的麻烦。不幸的是，标准I/O库最令人迷惑的也是它的缓冲。

标准I/O提供了三种类型的缓冲：

1、全缓冲：

在填满标准I/O缓冲区后才进行实际I/O操作。常规文件通常是全缓冲的。

2、行缓冲：

当在输入和输出中遇到换行符时，标准I/O库执行I/O操作。这允许我们一次输出一个字符，但只有在写了一行之后才进行实际I/O操作。标准输入和标准输出对应终端设备时通常是行缓冲的。

3、不带缓冲：

用户程序每次调库函数做写操作都要通过系统调用写回内核。标准错误输出通常是无缓冲的，这样用户程序产生的错误信息可以尽快输出到设备。

下面是各个缓冲区的验证。

全缓冲：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	FILE *fp = NULL;
	// 读写方式打开，文件不存在则创建
	fp = fopen("sunplusedu.txt", "w+");
	if(NULL == fp)
	{
		printf("open error\n");
		return 1;
	}
	char *str = "sunplusedu\n";
	fwrite(str, 1, strlen(str), fp);	// 往文件写内容
	while(1);	// 程序阻塞在这里

	return 0;
}

运行程序发现，sunplusedu.txt并没有内容。因为常规文件通常是全缓冲的，只有缓冲区满了后，才会把内容写到文件中。接下来，我们改一下上面那个例子。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	FILE *fp = NULL;
	// 读写方式打开，文件不存在则创建
	fp = fopen("sunplusedu.txt", "w+");
	if(NULL == fp)
	{
		printf("open error\n");
		return 1;
	}
	char *str = "sunplusedu\n";
	int i = 0;
	while(i <= 512){	// 缓冲区大小不确定，i的大小只是一个调试值
		fwrite(str, 1, strlen(str), fp);	// 往文件写内容
		i++;
	}
	while(1);	// 程序阻塞在这里

	return 0;
}

上面的例子是循环给文件写内容，让缓冲区有填满的可能，结果发现，文件是有内容的。实际上要想成功给文件写进内容，除了缓冲区填满，还有别的方法。

1）人为关闭文件，就算缓冲区没有填满，内容也会写进文件

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	FILE *fp = NULL;
	// 读写方式打开，文件不存在则创建
	fp = fopen("sunplusedu.txt", "w+");
	if(NULL == fp)
	{
		printf("open error\n");
		return 1;
	}
	char *str = "sunplusedu\n";
	fwrite(str, 1, strlen(str), fp);	// 往文件写内容
	fclose(fp);		// 人为关闭文件，就算缓冲区没有填满，内容也会写进文件
	
	while(1);	// 程序阻塞在这里

	return 0;
}

2）程序正常结束，就算缓冲区没有填满，没有关闭文件，内容也会写进文件。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	FILE *fp = NULL;
	// 读写方式打开，文件不存在则创建
	fp = fopen("sunplusedu.txt", "w+");
	if(NULL == fp)
	{
		printf("open error\n");
		return 1;
	}
	char *str = "sunplusedu\n";
	fwrite(str, 1, strlen(str), fp);	// 往文件写内容
	
	return 0;
	// 程序正常结束，就算缓冲区没有填满，没有关闭文件，内容也会写进文件。
}

行缓冲：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	printf("hello sunplusedu");
	while(1);
	
	return 0;
}

运行这个程序，会发现 hello sunplusedu 并没有打印到屏幕上。因为标准输入和标准输出对应终端设备时通常是行缓冲的，当在输入和输出中遇到换行符时，标准I/O库执行I/O操作。如下：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	printf("hello sunplusedu\n");
	while(1);
	
	return 0;
}

除了遇到换行符，还有别的方法可以执行I/O操作。

1）缓冲区填满

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	while(1){	// 循环打印，总有缓冲区填满的可能
		printf("hello sunplusedu");
	}
	while(1);
	
	return 0;
}

2）人为刷新缓冲区

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	printf("hello sunplusedu");
	fflush(stdout);	// 人为刷新

	while(1);
	
	return 0;
}

3）程序正常结束

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	printf("hello sunplusedu");
	
	return 0;
	// 程序正常结束
}

不带缓冲：

#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	char *str = "hello sunplusedu.com";	
	// 有没有\n，缓冲区有没有填满，都没关系
	write(1, str, strlen(str));	// 往标准输出写内容
	while(1);
	
	return 0;
}

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