【Linux】认识文件(三):缓冲区

【Linux】认识文件(三):缓冲区

  • 一.啥是缓冲区?
  • 二.缓冲区现象
  • 三.缓冲区的刷新方法
  • 四.缓冲区在哪?
  • 五.为什么要有缓冲区

一.啥是缓冲区?

缓冲区,官方说法就是:指的是一块用于临时存储数据的内存区域。
它通常用于数据的输入和输出操作之间,作为数据的中转站,用于平衡输入和输出设备之间的速度差异。

这么会说肯定不太好理解,所以接下来,就给大伙解开缓冲区的面纱。

二.缓冲区现象

#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<stdio.h>
#include<fcntl.h>
int main()
{const char* message0="hello fwrite\n";const char* message2="hello printf\n";fwrite(message0,strlen(message0),1,stdout);//在显示器文件中fwrite message0printf("%s",message2);//在显示器文件中打印write message1fork();//创建子进程
}

./test
来运行这个程序
结果如下:在这里插入图片描述

大伙可能觉得这也没啥

但是如果我们将结果重定向给文本文件:

./test > test.log

结果如下:
在这里插入图片描述

这里我们能发现这里面
fwrite和printf被打印了两次

这里其实就是缓冲区的展现了。

在这里插入图片描述
大致情况就是这样了。

三.缓冲区的刷新方法

但是这里细心的人可能会有别的疑惑了

为什么正常运行程序是两条
在这里插入图片描述
反而重定向到文件中的时候反而多了两条呢?

在这里插入图片描述
这里就要牵扯到缓冲区的刷新方式了:

缓冲区刷新问题:

  • a无缓冲 ----->直接刷新
  • b:**行缓冲 ----->遇到\n进行刷新 **
  • c:**全缓冲 ----->全部一次性进行刷新 **
  • 进程退出时候会刷新

要注意:
一般显示器中的刷新方式是行缓冲
一般文件的刷新方式是全缓冲

所以我们这里可以来分析一下了

输出到显示器:
在这里插入图片描述
输出到文件:
在这里插入图片描述

这里大伙应该就能明白不同刷新方式的区别的。

这里没有最好的刷新方式,只有最合适的刷新方式。

四.缓冲区在哪?

为什么要问这个问题呢?

先带大伙来对上面的代码进行小小的改动:

#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<stdio.h>
#include<fcntl.h>
int main()
{const char* message0="hello fwrite\n";const char* message1="hello write\n";const char* message2="hello printf\n";fwrite(message0,strlen(message0),1,stdout);//在显示器文件中fwrite message0write(1,message1,strlen(message1));//在显示器文件中write message1printf("%s",message2);//在显示器文件中打印write message1fork();//创建子进程
}

正常输入到显示器中
在这里插入图片描述
结果还是如我们所料

但是如果输出到文件中呢?

在这里插入图片描述
这里我们能发现这里write的官方接口没有被打印两次

所以我们能猜到:
write直接就打印了出来,没有进入缓冲区中
因为子进程会复制缓冲区,如果write进入缓冲区的话
就会被子进程给复制,从而出现两条write

这里我们其实就能给出猜想了:
这个缓冲区只是在C库中,和系统没关系

其实答案真的如我们所想

操作系统中其实也会有缓冲区,但是不是我们用户能够管制
但是C库中的缓冲区是用户级的,我们能够感受到

一般语言都会有自己的用户级缓冲区,不光是C语言

这里再来带大伙来验证一下:

众所周知:
_exit是系统接口 exit是C库中接口

所以讲道理,C缓冲区的话,_exit是不会处理的
但是exit是C接口,所以exit会进行处理。

这里我们来对比一下:

 #include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>int main(){printf("test");_exit(1);                                                                                   }

结果:
在这里插入图片描述

 #include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>int main(){printf("test");exit(1);                                                                                   }

结果:在这里插入图片描述结果和我们想的一样

五.为什么要有缓冲区

为什么要有这个缓冲区:

  • 提高程序员的效率
    通过将数据传给系统和硬件的工作交给语言
  • 缓冲区的解决输入和输出设备之间的速度不匹配问题
    原理:当数据从一个设备传输到另一个设备时,数据的传输速度可能会有所不同。
    例如,当从硬盘读取大量数据时,硬盘的读取速度相对较慢,而将数据发送到网络或显示器等设备时,速度可能要求更快。为了使这些设备之间的数据传输更加高效,可以使用缓冲区来调节数据的流动

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