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關(guān)于I/O緩沖區(qū)

 魚之雨 2014-12-11

緩沖區(qū)

作用：在實際編程中，I/O速度取決于顯示器、鍵盤、硬盤等I/O設(shè)備的性能，而這些設(shè)備比起CPU和內(nèi)存是比較慢的。因此系統(tǒng)采用緩沖區(qū)的方式來減少I/O的讀寫，以便提高系統(tǒng)性能。

I/O的緩沖區(qū)的種類：1、無緩沖；2、行緩沖；3、全緩沖。

一、行緩沖：

看一個例子：

  1. #include <stdio.h>  
  2.   
  3. int main(void)  
  4. {  
  5.     printf("123\n456");  
  6.     while(1){}  
  7.     return 0;  
  8. }  

結(jié)果：

  1. 123  
  2.    

這段代碼只輸出了“123\n”而沒有輸出“456”。原因是標(biāo)準(zhǔn)I/O：stdin,stdout是行緩沖。

行緩沖的特性是：C標(biāo)準(zhǔn)輸出先寫到行緩沖區(qū)里，當(dāng)遇到下列四種情況才一次性把行緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫到I/O設(shè)備里去：

1、遇到\n字符；

2、行緩沖區(qū)（linux默認大小為1024字節(jié)）被填滿后。

3、調(diào)用沖洗緩沖區(qū)的函數(shù)：fflush等。

4、進程返回、調(diào)用exit退出、文件流關(guān)閉等。

上例中printf的作用是把"123\n456"依次寫入緩沖區(qū)，由于中途遇到\n，因此立即會把緩沖區(qū)里的所有數(shù)據(jù)——"123\n"寫入I/O設(shè)備（此處是屏幕），接著的是把“456”寫到緩沖區(qū)里?！?56”之后沒有“\n”、緩沖區(qū)又沒有滿、程序死循環(huán)在while(1)里沒有結(jié)束，因此“456”將永遠不會輸出到I/O設(shè)備里。

屬于行緩沖的I/O設(shè)備通常是需要交互的I/O：鍵盤（默認的stdin）,屏幕（默認的stdout）等。

二、全緩沖

還是上面的代碼（假設(shè)生成的執(zhí)行程序名為“a.ex”，并且目錄下有個“b.txt”的文本），如果這樣啟動：

  1. $ a.ex > b.txt  

那么程序?qū)⒉粫敵鋈魏巫址絙.txt中。

因為對于文件（文件是在硬盤上的），硬盤I/O屬于全緩沖。

全緩沖的特性是：C標(biāo)準(zhǔn)輸出先寫到全緩沖區(qū)里，當(dāng)遇到下列三種情況才一次性把全緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫到I/O設(shè)備里去：

1、全緩沖區(qū)被填滿后。

2、調(diào)用沖洗緩沖區(qū)的函數(shù)：fflush等。

3、進程返回、調(diào)用exit退出、文件流關(guān)閉等。

上例中啟動a.ex程序時，用重定向符號“>”將stdout重定向到b.txt里。由于b.txt是文件，屬于硬盤I/O，所以并滿足全緩沖的寫入條件。

屬于全緩沖的I/O設(shè)備有:硬盤等。

三、無緩沖

  1. #include <stdio.h>  
  2. #include <unistd.h>  
  3. int main(void)  
  4. {  
  5.     write(STDOUT_FILENO,"123\n456",7);  
  6.     while(1){}  
  7.     return 0;  
  8. }  

結(jié)果是：

  1. 123  
  2. 456  

沒錯，無緩沖會直接將字符串寫入I/O設(shè)備里去。

write寫文件或者屏幕等設(shè)備都是無緩沖的；stderr無論重定向到哪里都是無緩沖的。


四、最后補充一些注意：

  1. #include <unistd.h>  
  2. #include <stdio.h>  
  3. int main(void)  
  4. {  
  5.     printf("123\n456");  
  6.     _exit(0);  
  7. }  

結(jié)果是：

  1. 123  
  2.    

因為unix系統(tǒng)中_exit 函數(shù)并不沖洗緩沖區(qū)。

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