C++ buffer緩沖區的秘密

在搞數據庫和C++進行連接的時候，遇到一個問題，就是如果前面用到了fflush(stdin)即清空緩沖區，就OK，如果不清空緩沖區就不能把記錄加入到Mysql的數據庫中，

但是即便如此，這個問題目前還是沒有搞清楚。

為了搞清楚這個問題，查閱了buffer的相關資料。

51CTO的這篇博客寫得不錯，例子舉的也很好，但是第一個例子如果能換個說法，或許效果會更好。本文將第一個例子改了一下，更加通俗易懂。

下面介紹緩沖區的知識。

一、什么是緩沖區

緩沖區又稱為緩存，它是內存空間的一部分。也就是說，在內存空間中預留了一定的存儲空間，這些存儲空間用來緩沖輸入或輸出的數據，這部分預留的空間就叫做緩沖區。

緩沖區根據其對應的是輸入設備還是輸出設備，分為輸入緩沖區和輸出緩沖區。

二、為什么要引入緩沖區

我們為什么要引入緩沖區呢？

比如我們從磁盤里取信息，我們先把讀出的數據放在緩沖區，計算機再直接從緩沖區中取數據，等緩沖區的數據取完后再去磁盤中讀取，這樣就可以減少磁盤的讀寫次數，再加上計算機對緩沖區的操作大大快於對磁盤的操作，故應用緩沖區可大大提高計算機的運行速度。

又比如，我們使用打印機打印文檔，由於打印機的打印速度相對較慢，我們先把文檔輸出到打印機相應的緩沖區，打印機再自行逐步打印，這時我們的CPU可以處理別的事情。

現在您基本明白了吧，緩沖區就是一塊內存區，它用在輸入輸出設備和CPU之間，用來緩存數據。它使得低速的輸入輸出設備和高速的CPU能夠協調工作，避免低速的輸入輸出設備占用CPU，解放出CPU，使其能夠高效率工作。

三、緩沖區的類型

緩沖區 分為三種類型：全緩沖、行緩沖和不帶緩沖。

1、全緩沖

在這種情況下，當填滿標准I/O緩存后才進行實際I/O操作。全緩沖的典型代表是對磁盤文件的讀寫。

2、行緩沖

在這種情況下，當在輸入和輸出中遇到換行符時，執行真正的I/O操作。這時，我們輸入的字符先存放在緩沖區，等按下回車鍵換行時才進行實際的I/O操作。典型代表是鍵盤輸入數據。

3、不帶緩沖

也就是不進行緩沖，標准出錯情況stderr是典型代表，這使得出錯信息可以直接盡快地顯示出來。

四、緩沖區的刷新

下列情況會引發緩沖區的刷新:

• 緩沖區滿時；
• 執行flush語句；
• 執行endl語句；
• 關閉文件。

可見，緩沖區滿或關閉文件時都會刷新緩沖區，進行真正的I/O操作。另外，在C++中，我們可以使用flush函數來刷新緩沖區（執行I/O操作並清空緩沖區），如：

cout<<flush; //將顯存的內容立即輸出到顯示器上進行顯示
endl控制符的作用是將光標移動到輸出設備中下一行開頭處，並且清空緩沖區。
cout<<endl;

相當於

cout<<”\n” <<flush;

五、實例演示

1、文件操作演示全緩沖

創建一個控制台工程，輸入如下代碼：

#include <fstream>  
using namespace std;  
int main()  
{  
//創建文件test.txt並打開  
ofstream outfile("test.txt");  
//向test.txt文件中寫入4096個字符’a’  
for(int n=0;n<4096;n++)  
{  
outfile<<'a';  
}  
outfile<<'b';
//暫停，按任意鍵繼續  
system("PAUSE");  
//繼續向test.txt文件中寫入字符’b’，也就是說，第4097個字符是’b’  
outfile<<'c';  
//暫停，按任意鍵繼續  
system("PAUSE");  
outfile('d');
return 0;  
} 

 

上面這段代碼很容易理解，已經在代碼內部作了注釋。

 

編寫這段小代碼的目的是驗證Windows7下全緩沖的大小是4096個字節，並驗證緩沖區滿后會刷新緩沖區，執行真正的I/O操作。

編譯並執行，運行結果如下：

此時打開工程所在文件夾下的test.txt文件，您會發現該文件不是空的，但是輸出只有4096個“a”，並沒有輸出b,敲一下回車鍵，窗口變為如下：

此時再次敲一下回車鍵，發現bc還在緩沖區，並沒有輸出，窗口變為如下：

再敲一次回車鍵，所有的system("pause")執行完畢，最后再敲一次回車鍵，這個時候，bcd才一次性全部寫入文件。這就是全緩沖區。

2、鍵盤操作演示行緩沖

先介紹getchar()函數。

函數原型：int getchar(void);

說明：當程序調用getchar()函數時，程序就等着用戶按鍵，用戶輸入的字符被存放在鍵盤緩沖區中，直到用戶按回車為止（回車字符也放在緩沖區中）。當用戶鍵入回車之后，getchar()函數才開始從鍵盤緩沖區中每次讀入一個字符。也就是說，后續的getchar()函數調用不會等待用戶按鍵，而直接讀取緩沖區中的字符，直到緩沖區中的字符讀完后，才重新等待用戶按鍵。

不知道您明白了沒有，再通俗一點講，當程序調用getchar()函數時，程序就等着用戶按鍵，並等用戶按下回車鍵返回。期間按下的字符存放在緩沖區，第一個字符作為函數返回值。繼續調用getchar()函數，將不再等用戶按鍵，而是返回您剛才輸入的第2個字符；繼續調用，返回第3個字符，直到緩沖區中的字符讀完后，才等待用戶按鍵。

如果您還沒有明白，只能怨我表達能力有限，您可以結合以下實例體會。

創建一個控制台工程，輸入如下代碼：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
char c;
//第一次調用getchar()函數
//程序執行時，您可以輸入一串字符並按下回車鍵，按下回車鍵后該函數才返回
c=getchar();
//顯示getchar()函數的返回值
cout<<c<<endl;
//暫停
system("PAUSE");
//循環多次調用getchar()函數
//將每次調用getchar()函數的返回值顯示出來
//直到遇到回車符才結束
while((c=getchar())!='\n')
{
printf("%c",c);
}
//暫停
system("PAUSE");
return 0;
}

這段小代碼也很簡單，同樣在代碼內部都有注釋。

getchar()函數的執行就是采用了行緩沖。第一次調用getchar()函數，會讓程序使用者（用戶）輸入一行字符並直至按下回車鍵 函數才返回。此時用戶輸入的字符和回車符都存放在行緩沖區。再次調用getchar()函數，會逐步輸出行緩沖區的內容。

好了，本人表達能力有限，還是編譯運行程序，通過運行結果自己領會吧。

編譯運行程序，會提示您輸入字符，您可以交替按下一些字符，如下：

您一直按下去，您就會發現當您按到第4094個字符時，不允許您繼續輸入字符。這說明行緩沖區的大小也是4K。

此時您按下回車鍵，返回第一個字符’a’，如下圖：

繼續敲一下回車鍵，將緩沖區的其它的字符全部輸出，如下圖：

3、標准錯誤輸出不帶緩沖

如錯誤輸出時使用：

cerr<<”錯誤，請檢查輸入的參數!”;

這條語句等效於：