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不可不知的三种缓冲类型

为什么有时候写入文件的内容却没有?没什么printf打印在终端的内容看不到?这一切背后有着怎样早为人知的秘密?今天来说说缓冲的事。也许你已经听说过三种缓冲模式,但是今天要讲的不止这些。

作者:守望先生来源:编程珠玑|2019-12-02 14:14

为什么有时候写入文件的内容却没有?没什么printf打印在终端的内容看不到?这一切背后有着怎样早为人知的秘密?今天来说说缓冲的事。也许你已经听说过三种缓冲模式,但是今天要讲的不止这些。

缓冲

为了减少使用read和write调用的次数,标准IO库提供了缓冲,有人可能会问,为什么要减少它们的调用次数?很明显read和write是系统调用,它们花费的时间将会更多。那么有哪三种缓冲类型呢?

全缓冲

在全缓冲的情况下,在填满标准I/O缓冲区后,才进行实际的I/O操作。写磁盘文件通常就是全缓冲的。举个例子:

  1. #include<stdio.h> 
  2. #include<unistd.h> 
  3. int main(void) 
  4.     /*以可读可写的方式打开*/ 
  5.     FILE *fp = fopen("./test.txt","w+"); 
  6.     if(NULL == fp) 
  7.     { 
  8.         perror("open file failed"); 
  9.         return -1; 
  10.     } 
  11.     /*写入内容*/ 
  12.     char buf[] = "wechat:shouwangxiansheng\n"; 
  13.     fwrite(buf,sizeof(char),sizeof(buf),fp); 
  14.     //fflush(fp); 
  15.     /*sleep一段时间,以便观察*/ 
  16.     sleep(20); 
  17.     fclose(fp); 
  18.     return 0; 

打开一个文件,并向里面写入一段字符串。我们编译并运行:

  1. $ gcc -o buff buff.c 
  2. $ ./buff 

此时观察test.txt:

  1. $ cat test.txt 

发现它的内容是空!明明已经写入了为什么会什么东西都没有?原因在于它默认是全缓冲的,因此在将内容写入文件后,并没有直接存在文件中,当程序关闭文件或者程序运行完成退出后,再次查看:

  1. $ cat test.txt 
  2. wechat:shouwangxiansheng 

发现文件已经有了内容。除了等待程序运行完成,还可以使用fflush函数,它可以将缓冲区中的内容写入到磁盘中(终端驱动设备表示丢弃缓冲区的数据)。所以将fwrite下面一行的注释去掉后,就可以发现,写入之后,就可以直接在文件中看到内容了。所以当你在写一个文件,但是查看文件却没有任何写入内容时,不要一直怀疑自己的代码。

行缓冲

行缓冲指的是当遇到换行符时,或者缓冲区已经满了(一般1024字节),标准I/O库执行I/O操作。同样举个例子:

  1. #include<stdio.h> 
  2. #include<unistd.h> 
  3. int main(void) 
  4.     printf("wechat:shouwangxiansheng"); 
  5.     sleep(10); 
  6.     return 0; 

编译运行上面的程序:

  1. $ gcc -o lineBuff lineBuff.c 
  2. $ ./lineBuff 

你会发现,printf执行完了之后,内容并没有马上输出到终端,而是在程序运行完之后才输出。聪明的你当然也知道,要想打印完后直接输出到终端,只需要改成下面这样就可以了:

  1. printf("wechat:shouwangxiansheng\n"); 

不带缓冲

这个从字面就可以理解其意思了。同样举个例子:

  1. #include<stdio.h> 
  2. #include<unistd.h> 
  3. int main(void) 
  4.     fprintf(stderr,"wechat:shouwangxiansheng"); 
  5.     sleep(10); 
  6.     return 0; 

编译运行你就会发现,运行完fprintf语句后,内容直接输出在终端,而不需要等到换行。一般来说,标准错误是不带缓冲的。

总结

通过上面的一些例子,我们也发现了这样一些规律:

  • 通常磁盘上的文件是全缓冲区的
  • 标准输入和标准输入通常是行缓冲的
  • 指向终端设备的流通常是行缓冲,而指向文件时,则是全缓冲
  • 为了尽可能显示错误信息,标准错误是不带缓冲的

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【责任编辑:赵宁宁 TEL:(010)68476606】

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