关于I/O缓冲区

缓冲区

作用：在实际编程中，I/O速度取决于显示器、键盘、硬盘等I/O设备的性能，而这些设备比起CPU和内存是比较慢的。因此系统采用缓冲区的方式来减少I/O的读写，以便提高系统性能。

I/O的缓冲区的种类：1、无缓冲；2、行缓冲；3、全缓冲。

一、行缓冲：

看一个例子：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("123\n456");
    while(1){}
    return 0;
}

结果：

123

这段代码只输出了“123\n”而没有输出“456”。原因是标准I/O：stdin,stdout是行缓冲。

行缓冲的特性是：C标准输出先写到行缓冲区里，当遇到下列四种情况才一次性把行缓冲区的数据写到I/O设备里去：

1、遇到\n字符；

2、行缓冲区（linux默认大小为1024字节）被填满后。

3、调用冲洗缓冲区的函数：fflush等。

4、进程返回、调用exit退出、文件流关闭等。

上例中printf的作用是把"123\n456"依次写入缓冲区，由于中途遇到\n，因此立即会把缓冲区里的所有数据——"123\n"写入I/O设备（此处是屏幕），接着的是把“456”写到缓冲区里。“456”之后没有“\n”、缓冲区又没有满、程序死循环在while(1)里没有结束，因此“456”将永远不会输出到I/O设备里。

属于行缓冲的I/O设备通常是需要交互的I/O：键盘（默认的stdin）,屏幕（默认的stdout）等。

二、全缓冲

还是上面的代码（假设生成的执行程序名为“a.ex”，并且目录下有个“b.txt”的文本），如果这样启动：

$ a.ex > b.txt

那么程序将不会输出任何字符到b.txt中。

因为对于文件（文件是在硬盘上的），硬盘I/O属于全缓冲。

全缓冲的特性是：C标准输出先写到全缓冲区里，当遇到下列三种情况才一次性把全缓冲区的数据写到I/O设备里去：

1、全缓冲区被填满后。

2、调用冲洗缓冲区的函数：fflush等。

3、进程返回、调用exit退出、文件流关闭等。

上例中启动a.ex程序时，用重定向符号“>”将stdout重定向到b.txt里。由于b.txt是文件，属于硬盘I/O，所以并满足全缓冲的写入条件。

属于全缓冲的I/O设备有:硬盘等。

三、无缓冲

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

结果是：

123
456

没错，无缓冲会直接将字符串写入I/O设备里去。

write写文件或者屏幕等设备都是无缓冲的；stderr无论重定向到哪里都是无缓冲的。

四、最后补充一些注意：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
    printf("123\n456");
    _exit(0);
}

结果是：

123

因为unix系统中_exit 函数并不冲洗缓冲区。