Unix系统的三种缓冲区行缓冲、全缓冲、无缓冲（以及如何调整缓冲区的类型）

来源：互联网发布：amazon数据分析工具编辑：程序博客网时间：2024/06/05 08:26

from unix系统编程 p91 练习4－22

下面的程序会产生什么样的输出呢？

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

int main()

{

printf("This is my output.") ;

fork() ;

return 0 ;

}

输出如下所示：

This is my output.This is my output.

（似乎很不正常！该程序中，一个printf语句输出之后，用fork函数创建子进程，然后父子进程一起返回。

怎么会输出两个printf语句呢？？）

其实，

由于缓冲的原因，printf的输出可能会写入stdout所对应的缓冲区中，而不会被写入实际的输出设备。由于这个缓冲区是用户空间的一部分，所有它会被fork复制。父进程和子进程每次终止时，从main的返回都会将缓冲区作为清理的一部分清空。

而下面的程序会产生什么样的输出呢？

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

int main()

{

printf("This is my output.\n") ; /*注意，原字符串后多了一个 \n */

fork() ;

return 0 ;

}

输出如下显示:

This is my output.

标准输出的缓冲通常是行缓冲，这意味着当新行包含新行的时候，缓冲区会被清空，所以会在fork之前被清空，只输出一行输入。

磁盘文件是完全缓冲的(fully buffered)，程序调用fprintf时，实际上没有把消息写入磁盘，而是将这些字节写人如FILE结构的一个缓冲区中，可用fflush调用强制写出缓冲的任何内容。

与终端有关的文件是行缓冲（line buffered）的。

标准错误(strerror)默认情况下是不缓冲的。

附件1：

在Unix系统中，缓冲方式存在三种，分别是：

1，全缓冲

2，行缓冲

3，无缓冲

在学习APUE这本书时，程序8-1中，就很好的体现了全缓冲和行缓冲的区别，代码如下：

[cpp] view plaincopy
#include<stdio.h>  
#include<unistd.h>  
int glob=6;  
char buf[]="a write ro stdout/n";  
int main()  
{  
        int var;  
        pid_t pid;  
        printf("a write to stdout/n");  
        fflush(NULL);  
        if((pid=fork())<0)  
        {  
                printf("fork error");  
        }  
        else  
        {  
                if(pid==0)  
                {  
                        glob++;  
                        var++;  
                }  
                else  
                {  
                        sleep(2);  
                }  
        }  
        printf("pid=%d,glob=%d,var=%d/n",getpid(),glob,var);  
        exit(0);  
}  

编译成功后，我这里生成的二进制文件默认为a.out

运行：./a.out

可以看到结果如下：

[c-sharp] view plaincopy
a write to stdout  
pid=6587,glob=7,var=134514042  
pid=6586,glob=6,var=134514041  

运行./a.out > temp.out

结果如下：

[c-sharp] view plaincopy
a write to stdout  
pid=6591,glob=7,var=134514042  
a write to stdout  
pid=6590,glob=6,var=134514041  

分析原因：

在./a.out输出中，标注输出是STDOUT_FILENO，是交互式的终端，所以系统采用的缓冲方式行缓冲，所以在printf函数中，输出后，立即刷新缓冲区，而在./a.out > temp.out命令中，输出流定向到了temp.out文件中，所以采用的输出方式为全缓冲方式，所以会两次输出

a write to stdout

可以将程序中fflush(NULL)加入，则只会输出一次

a write to stdout

因为flush即时刷新了缓冲区。

附件2：

使用缓冲区的目的：尽量减少使用read/write的调用
分类：
1. Fully buffered means that I/O takes place only when the buffer is fully, the process explicitly calls fflush, or the process terminates by calling exit. A common size for the standard I/O buffer is 8192 bytes;

2. Line buffered means that I/O takes place when a newline is encountered, when the process calls fflush, or when the process terminates by calling exit.

3. Unbuffered means that I/O take place each time a standard I/O output function is called.

Most unix implementations of the standard I/O libarary use the following rules.

1. Standard error is always unbuffered. 能够快速显示错误

2. Standard input and standard output are fully buffered, unless they refer to a terminal device, in which case, they are line buffered.

3. All other streams are fully buffered unless they refer to a terminal device,
in which case, they are line buffered.

使用setbuf()和setvbuf()可以更改缓冲的类型：
setbuf(FILE *fp, char *buf)   buf用malloc()开辟，当buf为NULL时，缓冲区为不带缓冲
setvbuf(FILE *fp,char *buf, int buf_mode, int size)
        buf_mde有三种：_IOFBF 0 全缓冲， _IOLBF 1 行缓冲， _IONBF 2 不带缓冲

在任何时刻，可以使用fflush强制刷新一个数据流，此函数使该流所有未写的数据都被传递至内核。
由于fflush(stdin)的移植性不好，gcc不支持，故可以用以下代码清空stdin缓冲区：
        while ((c = getchar()) != '\n' && c != EOF);

0 0