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Linux 系统编程学习笔记 - 标准输入输出之缓冲

作者:互联网

Linux系统为进程预定义了3个流:标准输入、标准输出、标准错误。进程启动时,会自动打开。
3个流分别对应文件描述符(int):STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO、STDERR_FILENO;
对应文件指针(FILE *):stdin、stdout、stderr;

缓冲

标准I/O库为标准输入、标准输出流提供了缓存。标准错误默认没有缓冲。
提供缓冲的目的是尽可能减少read、write调用次数。

下图是一个调用fprintf与缓冲区关系的示例:

标准I/O和文件I/O

文件I/O:不带缓冲的I/O(unbuffered I/O)。不带缓冲是指函数实现时不带库缓冲区,从而每个读、写操作,都直接调用系统调用。
标准I/O:ANSI C建立的标准I/O模型,API包含在<stdio.h>中,不依赖内核,可移植性强。标准I/O库实现的缓存,统称简称库缓冲。

3种标准I/O缓冲

  1. 全缓冲
    填满库缓冲后,才调用write将库缓冲内容写入内核高速缓存,由内核写入流。

冲洗(flush)说明库缓冲的写操作。通常全缓冲写满以后,才会触发write系统调用,而冲洗操作会主动触发write,将所有用户控件输入write进内核高速缓存。对应系统调用fflush()。

  1. 行缓冲
    当输入和输出遇到换行符(CRLF for Win, LF for Unix)时,标准I/O库执行实际的I/O操作(read/write)。可以用fputc一次输出一个字符,但只有写了一行字符串或者写满库缓冲时,才会进行实际I/O操作。

对行缓冲有2个限制:
1)标准I/O库用来收集每行缓冲区长度固定,只要填满缓冲区,即使每写换行符,也进行I/O操作;
2)任何时候,只要通过标准I/O库从 一个不带缓冲的流,或者一个行缓冲的流得到数据,那么就会flush库的所有行缓冲输出流;

  1. 不带缓冲
    指的是标准I/O库不对字符进行行缓冲存储。当然,这需要我们收到设置 禁用库缓冲,因为标准I/O输入、输出是默认行缓冲。

PS:标准错误流默认不带库缓冲。

ISO C要求下列缓冲特征:

很多系统默认实现:

设置库缓冲

  1. setbuf(stream, buf) 相当于 setvbuf(stream, buf, buf ? _IOFBF : _IONBF, BUFSIZ);
  2. setbuf 只能简单开启、关闭库缓冲,而不能指定其类型。setvbuf可以精确指定缓存类型;
  3. setbuf如果指定缓冲,其大小必须为固定的BUFSIZ,而setvbuf没有这个限制;
  4. 当setvbuf的mode指定_IOFBF(全缓冲)或者_IOLBF (行缓冲)时,如果buf为NULL,则由系统自动分配缓冲区;如果非NULL,则由用户提供缓冲区及其大小size;

setbuf, setvbuf函数原型

#include <stdio.h>

void setbuf(FILE *stream, char *buf);
int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);

冲洗流(库缓冲)

fflush 函数可以强制冲洗一个流,使得库缓冲内容传送至内核(高速缓存)。
如果stream为NULL,将导致所有输出流被冲洗。

#include <stdio.h>

int fflush(FILE *stream);

标签:编程,缓冲,输入输出,标准,Linux,缓冲区,setbuf,buf,setvbuf
来源: https://www.cnblogs.com/fortunely/p/15467021.html