基礎IO——緩沖區-創新互聯

文章目錄

1. 緩沖區理解
- 1.1 緩沖區在哪里
- 1.2 刷新策略
2. 標準輸出和標準錯誤
- 2.1 模擬perror

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什么是緩沖區呢？
緩沖區的本質：就是一段內存

為什么要有緩沖區呢？
大家在日常生活中，如果我們想寄東西給朋友，我們會先到快遞站去寄。如果沒有快遞站，我們自己去寄，那么就會耽誤自己的時間。那么這個緩沖區就相當于快遞站，我們就相當于進程，你的朋友就是外設。緩沖區第一個作用：為了解放使用緩沖區的進程的時間。

緩沖區第二個作用：可以集中處理數據刷新，減少IO的次數，從而達到提高整機的效率的目的。

1.1 緩沖區在哪里

看下面的例子：
在這里插入圖片描述
運行結果如下：

然后我們再看這樣的：

運行結果如下：

為什么會是這個現象，printf為什么一開始不顯示了？
我們知道：printf里面的數據沒有立即打印出來，是這些數據在緩沖區里了。
但是write是立即刷新了，printf沒有立即刷新。而printf里面是封裝了write，所以這個緩沖區一定不在write內部，不是內核級別的。那么這個緩沖區只能是C語言提供。

我們知道：在stdout中，它是FILE*的，所以是一個結構體。它里面就封裝了語言級別的緩沖區。
在這里插入圖片描述
我們在使用這些C庫里面的函數時，首先并不是直接調用write函數。而是先存到FILE里的緩沖區，然后當這個緩沖區滿了的時候，再去調用write函數。

1.2 刷新策略

如果在刷新之前，關閉了fd會有什么問題？
在這里插入圖片描述
我們把stdout里的fd關上，看一下運行什么情況？

這個情況就說明了，我們在使用C庫里面的函數時，并沒有及時調用write，而是先存到緩沖區里。我們把fd關上了，write就不能使用了，所以就不會刷新出來。

既然緩沖區在FILE內部，在C語言中，每打開一次文件，就會有一個FILE*返回。那就說明，每一個文件都有一個fd和屬于它自己的語言級別的緩沖區。

刷新的幾種常見情況：
常規：
1.無緩沖(立即刷新)。
2.行緩沖(逐行刷新)，一般是顯示器文件。
3.全緩沖(緩沖區滿，刷新)，一般是塊設備對應的文件，也就是磁盤文件。

特殊：
1.進程退出
2.用戶強制刷新

看下面的例子：
在這里插入圖片描述

這里第一個很好解釋，write不用解釋了，因為它直接刷新出來。而三個C庫函數是往顯示器打印，所以是行刷新，而這三個都帶了\n，所以直接刷新出來了。

第二個是什么情況呢？write不用解釋，直接刷新。但C庫函數都打印了兩次，是為什么？
因為我們重定向到了log.txt，是磁盤文件。所以是全刷新。所以這些C庫函數并沒有刷新，而是先保留在緩沖區里。然后fork之后，進程結束，父子進程開始刷新緩沖區。

緩沖區，是自己的FILE內部維護的，屬于父進程內部的數據區域。而刷新的本質，是把緩沖區的數據write到OS內部，清空緩沖區。所以，當任意一方試圖寫入，便以寫時拷貝的方式各自一份副本。
所以會打印兩次。

2. 標準輸出和標準錯誤

在這里插入圖片描述
這里C++的命名方式可以有.cpp，.cc，.cxx三種方式。

我們看一下運行結果：
在這里插入圖片描述
這是為什么呢？我們知道：標準輸出是1，標準錯誤是2。雖然它們都指向通一個硬件，但是不同的fd，所以它們互不影響。在這里，只是對1號文件符重定向，和2號沒有關系。

如果我們想把二者重定向到各自文件，怎么辦呢？
在這里插入圖片描述
那么，這樣的意義是什么呢？
可以區分哪些是程序日常輸出，哪些是錯誤。方便我們去觀察。

如果我們就想混在一起打印呢？
在這里插入圖片描述
首先，重定向到新文件，說明1和3都指向了all.txt。然后2>&1的意思就是將1的內容拷貝到2，所以1，2，3，都指向了all.txt。

那么這個Success又是什么意思呢？
C語言有一個全局變量，記錄最近一次C庫函數調用失敗的原因。這個變量就是errno。
在這里插入圖片描述