C語言中輸入輸出流與緩沖區(qū)的深入講解
前言
緩沖區(qū) 又稱為緩存,它是內(nèi)存空間的一部分。也就是說,在內(nèi)存空間中預留了一定的存儲空間,這些存儲空間用來緩沖輸入或輸出的數(shù)據(jù),這部分預留的空間就叫做緩沖區(qū)。
緩沖區(qū)根據(jù)其對應的是輸入設(shè)備還是輸出設(shè)備,分為輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)。
原理介紹:
- 當調(diào)用輸入函數(shù)scanf()時,輸入函數(shù)會將我們輸入的數(shù)字輸入到輸入緩沖區(qū),
- 而當我們的輸入緩沖區(qū)有內(nèi)容時,再次輸入將不會被執(zhí)行,
- 而是直接跳過執(zhí)行,將輸入緩沖區(qū)的內(nèi)容賦給變量;
1、為什么要引入緩沖區(qū)
例如,我們從磁盤里取信息,我們先把讀出的數(shù)據(jù)放在緩沖區(qū),計算機再直接從緩沖區(qū)中取數(shù)據(jù),等緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)取完后再去磁盤中讀取,這樣就可以減少磁盤的讀寫次數(shù),再加上計算機對緩沖區(qū)的操作大大快于對磁盤的操作,故應用緩沖區(qū)可大大提高計算機的運行速度。
又比如,我們使用打印機打印文檔,由于打印機的打印速度相對較慢,我們先把文檔輸出到打印機相應的緩沖區(qū),打印機再自行逐步打印,這時我們的CPU可以處理別的事情。
現(xiàn)在您基本明白了吧,緩沖區(qū)就是一塊內(nèi)存區(qū), 它用在輸入輸出設(shè)備和CPU之間,用來緩存數(shù)據(jù) 。它 使得低速的輸入輸出設(shè)備和高速的CPU能夠協(xié)調(diào)工作 ,避免低速的輸入輸出設(shè)備占用CPU,解放出CPU,使其能夠高效率工作。
2、緩沖區(qū)的類型
緩沖區(qū)分為三種類型:全緩沖、行緩沖和不帶緩沖。
1) 全緩沖
在這種情況下,當 填滿 標準I/O緩存后才進行實際I/O操作。全緩沖的典型代表是 對磁盤文件的讀寫 。
2) 行緩沖
在這種情況下,當在輸入和輸出中遇到 換行符 時,執(zhí)行真正的I/O操作。這時,我們輸入的字符先存放在緩沖區(qū),等 按下回車鍵換行 時才進行實際的I/O操作。典型代表是 標準輸入(stdin) 和 標準輸出(stdout) 。
3) 不帶緩沖
也就是不進行緩沖,標準出錯情況stderr是典型代表,這使得出錯信息可以直接盡快地顯示出來。
3、緩沖區(qū)的大小
如果我們沒有自己設(shè)置緩沖區(qū)的話,系統(tǒng)會默認為標準輸入輸出設(shè)置一個緩沖區(qū),這個緩沖區(qū)的大小通常是 512個字節(jié) 的大小。
緩沖區(qū)大小由 stdio.h 頭文件中的宏 BUFSIZ 定義,如果希望查看它的大小,包含頭文件,直接輸出它的值即可:printf("%d", BUFSIZ);
緩沖區(qū)的大小是可以改變的,也可以將文件關(guān)聯(lián)到自定義的緩沖區(qū),詳情可以查看 setvbuf()
和 setbuf()
函數(shù)。
4、緩沖區(qū)的刷新(清空)
下列情況會引發(fā)緩沖區(qū)的刷新: 緩沖區(qū)滿時 ; 行緩沖區(qū)遇到回車時 ; 關(guān)閉文件 ; 使用特定函數(shù)刷新緩沖區(qū) 。
5、結(jié)合緩沖區(qū)談談C語言getchar()、getche()、getch()的區(qū)別
先來看一下 getchar()
,其原型為: int getchar(void);
當程序調(diào)用getchar()函數(shù)時,程序就等著用戶按鍵, 用戶輸入的字符被存放在鍵盤緩沖區(qū)中,直到用戶按回車為止(回車字符也放在緩沖區(qū)中) 。當用戶鍵入回車之后,getchar()函數(shù) 才開始從鍵盤緩沖區(qū)中每次讀入一個字符 。也就是說, 后續(xù)的getchar()
函數(shù)調(diào)用不會等待用戶按鍵,而直接讀取緩沖區(qū)中的字符,直到緩沖區(qū)中的字符讀完后,才重新等待用戶按鍵 。打個比方,鍵盤緩沖區(qū)就像是一條水管連著你的程序,程序調(diào)用getchar()
函數(shù)用戶輸入字符就相當于往水管里注水,這個水注多少取決于你輸入多少,當你按回車停止注水時,getchar()
函數(shù)才會開始從鍵盤緩沖區(qū),也就是我們的水管里取水,那每次只會讀一個字符也就是每次取一定量的水,當你在這之后繼續(xù)調(diào)用getchar()
函數(shù)時,會接著在水管里取上次沒用完的水,因為你的水管沒清空(緩沖區(qū)的刷新),那這個階段就不用你再輸入了,因為一調(diào)用getchar()函數(shù)就有水可取嘛,直到水管里沒水了,你還調(diào)用getchar()函數(shù),那這個時候你就得注水了也就是程序會等你按鍵。
通俗一點說,當程序調(diào)用getchar()函數(shù)時,程序就等著用戶按鍵,并等用戶按下回車鍵返回。期間按下的字符存放在緩沖區(qū),第一個字符作為函數(shù)返回值。繼續(xù)調(diào)用getchar()函數(shù),將不再等用戶按鍵,而是返回您剛才輸入的第2個字符;繼續(xù)調(diào)用,返回第3個字符,直到緩沖區(qū)中的字符讀完后,才等待用戶按鍵。
getchar()
函數(shù)的執(zhí)行就是采用了行緩沖。第一次調(diào)用getchar()函數(shù),會讓程序使用者(用戶)輸入一行字符并直至按下回車鍵 函數(shù)才返回。此時用戶輸入的字符和回車符都存放在行緩沖區(qū)。再次調(diào)用getchar()
函數(shù),會逐步輸出行緩沖區(qū)的內(nèi)容。
請看下面一個例子:
運行結(jié)果如下:
再把程序做微小改變,你再看看,加深理解:
運行結(jié)果:
上面第二次打印時不是2而是空格,你應該想到為什么了吧?
好,我們再來看一個例子:
運行結(jié)果:
getchar()
函數(shù)是從 輸入流緩沖區(qū) 中讀取數(shù)據(jù)的,而不是從 鍵盤(終端)緩沖區(qū) 讀取。當讀取遇到回車(\n)結(jié)束時,這個'\n'會一起讀入到輸入流緩沖區(qū)的, 所以第一次接收輸入時取走字符后會留下字符\n,這樣第二次getchar()
直接從緩沖區(qū)中把\n取走了 ,顯然讀取成功了,所以不會再從終端讀?。∑鋵嵾@里的 10恰好是回車符 !這就是為什么這個程序只執(zhí)行了一次輸入操作就結(jié)束的原因!
getch()和getche()函數(shù)
在TC2.0時代,C程序員總是喜歡在程序末尾加上getch()
,來實現(xiàn)程序運行完了暫停不退出的效果。如果不這樣做,在TC2.0的環(huán)境中Ctrl+F9編譯并運行后會立即退出程序,根本來不及看到結(jié)果。這時如果要看結(jié)果,就要按Alt+F5回到DOS環(huán)境中去,很麻煩。而如果在程序的結(jié)尾加上一行getch();
語句,就可以省掉回DOS看結(jié)果這個步驟,因為程序運行完了并不退出,而是在程序最后把屏幕停住了,按任意鍵才退出程序。
實際上, getch()
的作用是從鍵盤 接收一個字符,且不帶回顯 。就是說, 你按了一個鍵后它并不在屏幕上顯示你按的什么,而繼續(xù)運行后面的代碼 ,所以在C語言中可以用它來實現(xiàn)“按任意鍵繼續(xù)”的效果,即程序中遇到getch();
語句,就會停下來,等你按任意鍵,它接收了這個字符鍵后再繼續(xù)執(zhí)行后面的代碼。這跟上面在Windows下用的system(“PAUSE")功能一樣,但卻不會在屏幕上顯示(即不會有”按任意鍵繼續(xù)“的提示),這樣,利用getch()
無回顯的特性,不管你按什么鍵,都不會在屏幕上留下痕跡,使你的界面達到美觀效果。。
getche()
和getch()
很相似,它也需要引入頭文件conio.h,它們之間的區(qū)別就在于:getch()
無回顯,getche()
有回顯。
下面看一個例子:
首先這是個連續(xù)5次的循環(huán)來實現(xiàn)5次停頓,等待你輸入。編譯并運行這個程序,假設(shè)輸入的是abcde,那么屏幕上顯示的結(jié)果也是abcde,這個abcde并不是在ch=getch();中輸出的。把printf("%c",ch);
這行語句去掉,就會發(fā)現(xiàn)按5次任意鍵程序就結(jié)束了,但屏幕上什么都沒有顯示。
你可以把代碼中的getch()
換成getche()
看看有什么不同。如果還是輸入abcde,那么屏幕上顯示的結(jié)果是aabbccddee,我們把printf("%c",ch);
這行語句再去掉,顯示的結(jié)果就是abcde了,說明程序在執(zhí)行ch=getche();
這條語句的時候就把我們輸入的鍵返回顯示在屏幕上, 有無回顯就是它們的唯一區(qū)別 。
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了,希望本文的內(nèi)容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,如果有疑問大家可以留言交流,謝謝大家對腳本之家的支持。
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