1.簡介

C/C++中，基于I/O流的操作最終會調(diào)用系統(tǒng)接口read()和write()完成I/O操作。為了使程序的運行效率最高，流對象通常會提供緩沖區(qū)，以減少調(diào)用系統(tǒng)I/O接口的調(diào)用次數(shù)。

緩沖方式存在三種，分別是：
 （1）全緩沖。輸入或輸出緩沖區(qū)被填滿，會進行實際I/O操作。其他情況，如強制刷新、進程結(jié)束也會進行實際I/O操作。

對于讀操作來說，當(dāng)讀入內(nèi)容的字節(jié)數(shù)等于緩沖區(qū)大小或者文件已經(jīng)到達結(jié)尾，或者強制刷新，會進行實際的I/O操作，將外存文件內(nèi)容讀入緩沖區(qū)；對于寫操作來說，當(dāng)緩沖區(qū)被填滿或者強制刷新，會進行實際的I/O操作，緩沖區(qū)內(nèi)容寫到外存文件中。磁盤文件操作通常是全緩沖的。

（2）行緩沖。輸入或輸出緩沖區(qū)遇到換行符會進行實際I/O操作。其他與全緩沖相同。

（3）無緩沖。沒有緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)會立即讀入內(nèi)存或者輸出到外存文件和設(shè)備上。標(biāo)準(zhǔn)錯誤輸出stderr是無緩沖的，這樣能夠保證錯誤信息及時反饋給用戶，供用戶排除錯誤。

三種緩沖類型的宏定義在頭文件<stdio.h>。

Linux環(huán)境下，下面一段代碼可以很好地體現(xiàn)全緩沖和行緩沖的區(qū)別。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int glob=6; 
int main(int argc, char** argv)
{
  int var; 
  pid_t pid; 
  printf("a write to stdout\n"); 
  if(pid=fork()<0)
  { 
    printf("fork error"); 
  }
  else
  { 
    if(pid==0)
    { 
      glob++; 
      var++; 
    } 
    else
    { 
      sleep(2); 
    } 
  } 
  printf("pid=%d,glob=%d,var=%d\n",getpid(),glob,var); 
  exit(0); 
}

編譯成功后默認(rèn)生成a.out，運行結(jié)果如下：

./a.out
a write to stdout
pid=4823,glob=7,var=4195873
pid=4824,glob=7,var=4195873

./a.out > temp.txt
cat temp.txt
a write to stdout
pid=4864,glob=7,var=4195873
a write to stdout
pid=4865,glob=7,var=4195873

可見printf在輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出（顯示器）時，是行緩沖，遇到換行符時會將緩沖區(qū)內(nèi)容輸出到顯示器，并清空緩沖區(qū)。當(dāng)使用重定向命令時，標(biāo)準(zhǔn)輸出被重定向到磁盤文件，此時標(biāo)準(zhǔn)輸出變成全緩沖，遇到換行符不輸出，而是被拷貝至子進程中，在父子進程結(jié)束后，各有一份輸出。

2.緩沖區(qū)的設(shè)置

（1）緩沖打開或關(guān)閉，可使用函數(shù)setbuf()或者setbuffer()。參數(shù)buf指向緩沖區(qū)，表示開啟緩沖，通常是全緩沖。將buf參數(shù)設(shè)置為NULL，表示關(guān)閉緩沖。注意，setbuffer()是非C標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，常見于Linux。

setbuf()的緩沖區(qū)長度至少為BUFSIZ(定義在stdio.h)，否則可能會出現(xiàn)緩沖區(qū)溢出。setbuffer可以指定緩沖區(qū)大小。

//@header:stdio.h
//@brief:設(shè)置指定的緩沖區(qū)或關(guān)閉緩沖
//@param:stream:文件指針；buffer：緩沖區(qū)地址
//@notice:使用默認(rèn)緩沖大小BUFSIZ（在stdio.h中定義）
void setbuf ( FILE * stream, char * buffer );

//@notice:同setbuf，但可指定緩沖區(qū)大小
void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size_t size);

將buffer指定為NULL，關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)輸出緩沖。

setbuf(stdout,NULL)

指定新的緩沖區(qū)。

static char newBuffer[BUFSIZ];//至少是BUFSIZ（定義在stdio.h），否則存在緩沖溢出可能
setbuf(stdout,(char*)&newBuffer);

//或者指定緩沖區(qū)大小
static char newBuffer[512];
setbuffer(stdout,(char*)&newBuffer,512);

 （2）更改緩沖模式，可使用函數(shù)setvbuf()。

//@header:stdio.h
//@brief:更改緩沖模式并設(shè)置緩沖區(qū)
//@param:stream:文件指針；buf緩沖區(qū)地址；type：緩沖區(qū)模式；size：緩沖區(qū)大小
//@ret:0成功，非0失敗
int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int type, unsigned size);

例如，將流緩沖區(qū)設(shè)置為行緩沖，調(diào)用setvbuf()時，緩沖區(qū)地址設(shè)為NULL，緩沖區(qū)大小設(shè)為0。注意，前提是存在緩沖區(qū)。

setvbuf(stream,NULL,_IOLBF,0); //將緩沖改為行緩沖

//上面的代碼等價于
setlinebuf(stream);       //for Linux

如果調(diào)用setvbuf指定了緩沖區(qū)大小size大于0，緩沖區(qū)buf為NULL，則交由setvbuf進行malloc申請緩沖區(qū)。

//間接申請1024字節(jié)全緩沖區(qū)
setvbuf(stream,NULL,_IOFBF,1024);

以上就是C/C++的全緩沖、行緩沖和無緩沖的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于C/C++ 緩沖的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

最新評論