基礎(chǔ)IO——緩沖區(qū)-創(chuàng)新互聯(lián)

文章目錄

• 1. 緩沖區(qū)理解
• • 1.1 緩沖區(qū)在哪里
  • 1.2 刷新策略
• 2. 標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤
• • 2.1 模擬perror

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什么是緩沖區(qū)呢？
緩沖區(qū)的本質(zhì)：就是一段內(nèi)存

為什么要有緩沖區(qū)呢？
大家在日常生活中，如果我們想寄東西給朋友，我們會(huì)先到快遞站去寄。如果沒(méi)有快遞站，我們自己去寄，那么就會(huì)耽誤自己的時(shí)間。那么這個(gè)緩沖區(qū)就相當(dāng)于快遞站，我們就相當(dāng)于進(jìn)程，你的朋友就是外設(shè)。緩沖區(qū)第一個(gè)作用：為了解放使用緩沖區(qū)的進(jìn)程的時(shí)間。

緩沖區(qū)第二個(gè)作用：可以集中處理數(shù)據(jù)刷新，減少IO的次數(shù)，從而達(dá)到提高整機(jī)的效率的目的。

1.1 緩沖區(qū)在哪里

看下面的例子：

運(yùn)行結(jié)果如下：

然后我們?cè)倏催@樣的：

運(yùn)行結(jié)果如下：

為什么會(huì)是這個(gè)現(xiàn)象，printf為什么一開(kāi)始不顯示了？
我們知道：printf里面的數(shù)據(jù)沒(méi)有立即打印出來(lái)，是這些數(shù)據(jù)在緩沖區(qū)里了。
但是write是立即刷新了，printf沒(méi)有立即刷新。而printf里面是封裝了write，所以這個(gè)緩沖區(qū)一定不在write內(nèi)部，不是內(nèi)核級(jí)別的。那么這個(gè)緩沖區(qū)只能是C語(yǔ)言提供。

我們知道：在stdout中，它是FILE*的，所以是一個(gè)結(jié)構(gòu)體。它里面就封裝了語(yǔ)言級(jí)別的緩沖區(qū)。

我們?cè)谑褂眠@些C庫(kù)里面的函數(shù)時(shí)，首先并不是直接調(diào)用write函數(shù)。而是先存到FILE里的緩沖區(qū)，然后當(dāng)這個(gè)緩沖區(qū)滿了的時(shí)候，再去調(diào)用write函數(shù)。

1.2 刷新策略

如果在刷新之前，關(guān)閉了fd會(huì)有什么問(wèn)題？

我們把stdout里的fd關(guān)上，看一下運(yùn)行什么情況？

這個(gè)情況就說(shuō)明了，我們?cè)谑褂肅庫(kù)里面的函數(shù)時(shí)，并沒(méi)有及時(shí)調(diào)用write，而是先存到緩沖區(qū)里。我們把fd關(guān)上了，write就不能使用了，所以就不會(huì)刷新出來(lái)。

既然緩沖區(qū)在FILE內(nèi)部，在C語(yǔ)言中，每打開(kāi)一次文件，就會(huì)有一個(gè)FILE*返回。那就說(shuō)明，每一個(gè)文件都有一個(gè)fd和屬于它自己的語(yǔ)言級(jí)別的緩沖區(qū)。

刷新的幾種常見(jiàn)情況：
常規(guī)：
1.無(wú)緩沖(立即刷新)。
2.行緩沖(逐行刷新)，一般是顯示器文件。
3.全緩沖(緩沖區(qū)滿，刷新)，一般是塊設(shè)備對(duì)應(yīng)的文件，也就是磁盤文件。

特殊：
1.進(jìn)程退出
2.用戶強(qiáng)制刷新

看下面的例子：


這里第一個(gè)很好解釋，write不用解釋了，因?yàn)樗苯铀⑿鲁鰜?lái)。而三個(gè)C庫(kù)函數(shù)是往顯示器打印，所以是行刷新，而這三個(gè)都帶了\n，所以直接刷新出來(lái)了。

第二個(gè)是什么情況呢？write不用解釋，直接刷新。但C庫(kù)函數(shù)都打印了兩次，是為什么？
因?yàn)槲覀冎囟ㄏ虻搅薼og.txt，是磁盤文件。所以是全刷新。所以這些C庫(kù)函數(shù)并沒(méi)有刷新，而是先保留在緩沖區(qū)里。然后fork之后，進(jìn)程結(jié)束，父子進(jìn)程開(kāi)始刷新緩沖區(qū)。

緩沖區(qū)，是自己的FILE內(nèi)部維護(hù)的，屬于父進(jìn)程內(nèi)部的數(shù)據(jù)區(qū)域。而刷新的本質(zhì)，是把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)write到OS內(nèi)部，清空緩沖區(qū)。所以，當(dāng)任意一方試圖寫(xiě)入，便以寫(xiě)時(shí)拷貝的方式各自一份副本。
所以會(huì)打印兩次。

2. 標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤

這里C++的命名方式可以有.cpp，.cc，.cxx三種方式。

我們看一下運(yùn)行結(jié)果：

這是為什么呢？我們知道：標(biāo)準(zhǔn)輸出是1，標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤是2。雖然它們都指向通一個(gè)硬件，但是不同的fd，所以它們互不影響。在這里，只是對(duì)1號(hào)文件符重定向，和2號(hào)沒(méi)有關(guān)系。

如果我們想把二者重定向到各自文件，怎么辦呢？

那么，這樣的意義是什么呢？
可以區(qū)分哪些是程序日常輸出，哪些是錯(cuò)誤。方便我們?nèi)ビ^察。

如果我們就想混在一起打印呢？

首先，重定向到新文件，說(shuō)明1和3都指向了all.txt。然后2>&1的意思就是將1的內(nèi)容拷貝到2，所以1，2，3，都指向了all.txt。

那么這個(gè)Success又是什么意思呢？
C語(yǔ)言有一個(gè)全局變量，記錄最近一次C庫(kù)函數(shù)調(diào)用失敗的原因。這個(gè)變量就是errno。

2.1 模擬perror

運(yùn)行結(jié)果如下：

結(jié)果和perror是一樣的。

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