C/C++缓冲区-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了C/C++缓冲区。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

什么是缓冲区？
程序和磁盘文件之间不能直接交换数据，必须通过内存中一个被称为文件缓冲区的区域来中转。ANSIC标准规定，系统会自动为每个正在使用的文件在内存中开辟一个缓冲区，缓冲区的大小随机器而异。

缓冲区有什么作用？
假设我们在家中休息看电视吃零食，每产生一个垃圾我们就下楼丢到楼下的垃圾桶中再上楼回家。这样连续丢多个垃圾，我们就需要连续多次下楼丢垃圾再上楼回家，这样显然效率低下，如果我们把垃圾丢到家中的垃圾桶，当垃圾桶满了，我们在一次性丢到楼下的垃圾桶中，这样效率明显就提高很多，此时，家中的垃圾桶就相当于一个缓冲区，用于提高我们丢垃圾的效率。

因此计算机缓冲区的作用其实就是提升计算机的性能，提高效率，主要体现在以下几个方面：

缓冲区可以减少系统调用的次数：

操作系统提供给程序员的接口就是系统调用。进程在系统上的运行分为2个级别：

用户态（user mode）：用户态运行的进程可以直接读取用户程序的数据；

系统态（kernel mode）：系统态运行的程序可以访问计算机的任何资源，不受限制

平常我们的进程几乎都是用户态，读取用户数据，当涉及到系统级别资源的操作（例如文件管理、进程控制、内存管理等）的时候，就要用到系统调用了，这时候需要从用户态切换到系统态。

以printf函数为例：调用printf函数是系统级别的操作，属于系统调用，而每进行一次系统调用，就要从用户态切换到内核态再将结果回到用户态，那如果我们连续输出多个字符，就需要连续多次进行系统调用，就需要在用户态和内核态之间不断地来回切换，这样造成系统的开销非常大，这时候缓冲区的作用就体现出来了，要输出的字符在输出缓冲区中先缓存起来，当达到输出的条件时，再进行系统调用一次性将输出缓冲区中的数据输出到标准输出，由于只进行了一次系统调用，比连续多次进行系统调用在性能上提高不少。

缓冲区可以减少对磁盘的读取次数：

当程序要向外存写文件时，数据先被送到内存的文件缓冲区，待缓冲区装满后再一并输出到磁盘文件中；当程序要从外存读入文件时，系统先将一批数据从外存磁盘中一次读入到缓冲区，将缓冲区充满，再根据输入语句的情况将缓冲区中数据依次送到程序的数据区。这种做法的目的是减少访问磁盘的次数，提高程序的运行速度。

缓冲区可以解放CPU：

我们使用打印机打印文档，由于打印机的打印速度（输出）相对较慢，我们先把文档输入到打印机相应的缓冲区，打印机再自行逐步打印，这时我们的CPU可以处理别的事情。

缓冲区的分类：

全缓冲：在这种情况下，当填满标准I/O缓存后才进行实际I/O操作。全缓冲的典型代表是对磁盘文件的读写。

行缓冲：在这种情况下，当缓冲区中遇到换行符时，执行真正的I/O操作，典型代表是输入缓冲区和输出缓冲区。

不带缓冲：也就是不进行缓冲，目的是使出错信息可以直接尽快地显示出来。标准出错情况stderr是典型代表。

输入缓冲区：
输入缓冲区通常是一种行缓冲区，程序并不会立即获取键盘输入的数据，键盘输入的数据都会存储在输入缓冲区中，按下回车键后，输入缓冲区遇到回车符，程序才从输入缓冲区读取数据（回车符也会存储在输入缓冲区中）。

输出缓冲区：
输出缓冲区通常也是一种行缓冲区，当有多个连续输出时，为了减少系统调用，程序不会立即把数据输出到屏幕上，而是先存储在输出缓冲区中，当遇到换行符，会输出缓冲区中的数据到外部设备上。

缓冲区的刷新：
以下四种情况会引发缓冲区刷新：

缓冲区满时;
执行 fflush 语句;（fflush 在高版本的VS上不能使用了）
执行 endl 语句;
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