【深度好文】不可不知的三种缓冲类型

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为什么有时候写入文件的内容却没有？没什么printf打印在终端的内容看不到？这一切背后有着怎样早为人知的秘密？
今天来说说缓冲的事。也许你已经听说过三种缓冲模式，但是今天要讲的不止这些。

缓冲

为了减少使用read和write调用的次数，标准IO库提供了缓冲，有人可能会问，为什么要减少它们的调用次数？很明显read和write是系统调用，它们花费的时间将会更多，本文不展开描述，可以参考《库函数和系统调用》。那么有哪三种缓冲类型呢？

全缓冲

在全缓冲的情况下，在填满标准I/O缓冲区后，才进行实际的I/O操作。写磁盘文件通常就是全缓冲的。举个例子：
/*来源：公众号【编程珠玑】
博客：https://www.yanbinghu.com
buff.c*/
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(void)
{
    /*以可读可写的方式打开*/
    FILE *fp = fopen("./test.txt","w+");
    if(NULL == fp)
    {
        perror("open file failed");
        return -1;
    }
    /*写入内容*/
    char buf[] = "wechat:shouwangxiansheng\n";
    fwrite(buf,sizeof(char),sizeof(buf),fp);
    //fflush(fp);
    /*sleep一段时间，以便观察*/
    sleep(20);
    fclose(fp);
    return 0;
}
打开一个文件，并向里面写入一段字符串。我们编译并运行：
$ gcc -o buff buff.c
$ ./buff
此时观察test.txt：
$ cat test.txt
发现它的内容是空！明明已经写入了为什么会什么东西都没有？
原因在于它默认是全缓冲的，因此在将内容写入文件后，并没有直接存在文件中，当程序关闭文件或者程序运行完成退出后，再次查看：
$ cat test.txt
wechat:shouwangxiansheng
发现文件已经有了内容。
除了等待程序运行完成，还可以使用fflush函数，它可以将缓冲区中的内容写入到磁盘中（终端驱动设备表示丢弃缓冲区的数据）。
所以将fwrite下面一行的注释去掉后，就可以发现，写入之后，就可以直接在文件中看到内容了。
所以当你在写一个文件，但是查看文件却没有任何写入内容时，不要一直怀疑自己的代码。

行缓冲

行缓冲指的是当遇到换行符时，或者缓冲区已经满了（一般1024字节），标准I/O库执行I/O操作。同样举个例子：
/*来源：公众号【编程珠玑】
博客：https://www.yanbinghu.com
lineBuff.c*/
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(void)
{
    printf("wechat:shouwangxiansheng");
    sleep(10);
    return 0;
}
编译运行上面的程序：
$ gcc -o lineBuff lineBuff.c
$ ./lineBuff
你会发现，printf执行完了之后，内容并没有马上输出到终端，而是在程序运行完之后才输出。
聪明的你当然也知道，要想打印完后直接输出到终端，只需要改成下面这样就可以了：
printf("wechat:shouwangxiansheng\n");

不带缓冲

这个从字面就可以理解其意思了。同样举个例子：
/*来源：公众号【编程珠玑】
博客：https://www.yanbinghu.com
noBuff.c*/
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(void)
{
    fprintf(stderr,"wechat:shouwangxiansheng");
    sleep(10);
    return 0;
}
编译运行你就会发现，运行完fprintf语句后，内容直接输出在终端，而不需要等到换行。一般来说，标准错误是不带缓冲的。

总结

通过上面的一些例子，我们也发现了这样一些规律：
  • 通常磁盘上的文件是全缓冲区的
  • 标准输入和标准输入通常是行缓冲的
  • 指向终端设备的流通常是行缓冲，而指向文件时，则是全缓冲
  • 为了尽可能显示错误信息，标准错误是不带缓冲的
当然这还没有完，下一篇将带你踩更多的坑。


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