C中不可不知的三種緩沖類型


寫在前面

  為什么有時候寫入文件的內容卻沒有?

  沒什么printf打印在終端的內容看不到?

  這一切背后有着怎樣早為人知的秘密?

  今天來說說緩沖的事。也許你已經聽說過三種緩沖模式,但是今天要講的不止這些。

  本文包含如下內容:

  (1)什么是緩沖

  (2)全緩沖

  (3)行緩沖

  (4)不帶緩沖

  (5)總結

 

 

(一)什么是緩沖

  為了減少使用read和write調用的次數,標准IO庫提供了緩沖,有人可能會問,為什么要減少它們的調用次數?很明顯read和write是系統調用,它們花費的時間將會更多,本文不展開描述,可以參考《庫函數和系統調用》。那么有哪三種緩沖類型呢?

 

(二)全緩沖

 

在全緩沖的情況下,在填滿標准I/O緩沖區后,才進行實際的I/O操作。寫磁盤文件通常就是全緩沖的。舉個例子:

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(void)
{
    /*以可讀可寫的方式打開*/
    FILE *fp = fopen("./test.txt","w+");
    if(NULL == fp)
    {
        perror("open file failed");
        return -1;
    }
    /*寫入內容*/
    char buf[] = "wechat:shouwangxiansheng\n";
    fwrite(buf,sizeof(char),sizeof(buf),fp);
    //fflush(fp);
    /*sleep一段時間,以便觀察*/
    sleep(20);
    fclose(fp);
    return 0;
}

上述代碼功能位打開一個文件,並向里面寫入一段字符串。我們編譯並運行:

  

 

此時查看test.txt 文件:

  

 

 發現它的內容是空!明明已經寫入了為什么會什么東西都沒有?

  原因在於它默認是全緩沖的,因此在將內容寫入文件后,並沒有直接存在文件中,當程序關閉文件或者程序運行完成退出后,再次查看:  

  

  這是 發現文件已經有了內容。

  除了等待程序運行完成,還可以使用fflush函數,它可以將緩沖區中的內容寫入到磁盤中(終端驅動設備表示丟棄緩沖區的數據)。

  以將fwrite下面一行的注釋去掉后,就可以發現,寫入之后,就可以直接在文件中看到內容了。所以當你在寫一個文件,但是查看文件卻沒有任何寫入內容時,不要一直懷疑自己的代碼。

 

(三)行緩沖

  行緩沖指的是當遇到換行符時,或者緩沖區已經滿了(一般1024字節),標准I/O庫執行I/O操作。同樣舉個例子:

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(void)
{
    printf("wechat:shouwangxiansheng");
    sleep(10);
    return 0;
}

編譯運行上面的程序:

  

 

你會發現,printf執行完了之后,內容並沒有馬上輸出到終端,而是在程序運行完之后才輸出。

  聰明的你當然也知道,要想打印完后直接輸出到終端,只需要改成下面這樣就可以了:  

  

 

(四)不帶緩沖

這個從字面就可以理解其意思了。同樣舉個例子:

 

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(void)
{
    fprintf(stderr,"wechat:shouwangxiansheng");
    sleep(10);
    return 0;
}

編譯運行你就會發現,運行完fprintf語句后,內容直接輸出在終端,而不需要等到換行。一般來說,標准錯誤是不帶緩沖的。

 

(五)總結

通過上面的一些例子,我們也發現了這樣一些規律:

  • 通常磁盤上的文件是全緩沖區的
  • 標准輸入和標准輸入通常是行緩沖的
  • 指向終端設備的流通常是行緩沖,而指向文件時,則是全緩沖
  • 為了盡可能顯示錯誤信息,標准錯誤是不帶緩沖的

本文原文作者:守望先生

本文原文鏈接:https://mp.weixin.qq.com/s/l244huNdyfABYmvF0LmdZg


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