自己做免费手机网站,外贸商做英文网站的目的,房产发布网站建设,微信小程序官网下载目录 一、问题引入 二、缓冲区 1、什么是缓冲区 2、刷新策略 3、缓冲区由谁提供 4、重看问题 三、缓冲区的简单实现 一、问题引入 我们先来看看下面的代码#xff1a;我们使用了C语言接口和系统调用接口来进行文件操作。在代码的最后#xff0c;我们还使用fork函数创建…目录 一、问题引入 二、缓冲区 1、什么是缓冲区 2、刷新策略 3、缓冲区由谁提供 4、重看问题 三、缓冲区的简单实现 一、问题引入 我们先来看看下面的代码我们使用了C语言接口和系统调用接口来进行文件操作。在代码的最后我们还使用fork函数创建了一个子进程。 代码运行结果如下 结果没有什么问题啊结果很正确。但是我们再来看看下面的操作我们对其进行输出重定向。然后查看log.txt的代码。 我们惊奇地发现文件里面的内容和打印到显示器的内容是不一样的我们再仔细观察发现C语言的函数都打印了两次而系统调用接口只打印了一次。为什么呢  这种现象就和fork函数以及我们下面要讲的缓冲区有关了。 二、缓冲区 1、什么是缓冲区 缓冲区的本质就是一段内存空间。 我们知道内存的速度比磁盘的速度快了几个数量级。所以数据如果直接从内存写到磁盘那么访问外设效率比较低那就太消耗时间了。所以缓冲区的意义就是通过减少与外设的IO次数来节省进程进行数据IO的时间。 所以C语言中就提供了缓冲区。而有了缓冲区的存在可以提高整机效率并提高用户的响应速度。 2、刷新策略 ~ 立即刷新。 ~ 行刷新行缓冲。常见的对显示器进行数据刷新以\n为标志 ~ 满刷新全缓冲。常见的对磁盘文件写入数据 特殊情况1、用户强制刷新fflush          2、进程退出 注所有的设备永远都倾向于全缓冲即缓冲区满了才刷新因为这样只需要更少的IO操作更少次的外设访问效率更高。 当然我们要根据实际情况去改变刷新策略。如显示器是直接给用户看的一方面要照顾效率一方面要照顾用户体验。所以显示器一般使用行刷新。 3、缓冲区由谁提供 从上面的例子我们发现直接往显示器上打印的结果为4条往文件打印的结果为7条这跟缓冲区有关同时这也说明了缓冲区一定不在Linux内核中为什么因为write是系统接口如果在内核中write也应该打印两次。所以缓冲区是由C标准库提供的。 我们之前所说的所有缓冲区都指的是用户级语言层面提供的缓冲区。stdoutstdinstderr对应的类型——FILE*FILE是一个结构体里面封装了fd同时还包括了一个缓冲区。 从源码出发我们可以来看一看FILE结构体 4、重看问题 有了缓冲区的概念我们就来解释解释问题引入中的现象。 首先我们要先知道代码运行完了并不代表数据已经刷新了。上面代码中使用C语言函数的操作在执行完了后先将数据写入了缓冲区中并没有直接向显示器上打印。 第一次运行没有重定向操作就是直接向显示器打印而显示器的刷新策略是行刷新且每个代码后面都有\n所以在调用fork之前代码不仅执行完了而且数据都已经刷新了。所以fork对结果没有影响。 第二次运行我们有了重定向操作于是函数就由向显示器打印变成了向磁盘文件打印。所以刷新策略也由行刷新变成了满刷新。那么\n就已经没有意义了。所以代码在运行到fork时之前的代码虽然已经运行完成了但是数据还没有刷新到文件中。数据还在当前进程对应的C标准库中的缓冲区中且该数据属于父进程。 于是最后我们fork创建了子进程。接着父进程或子进程退出这时数据会强制刷新出来。我们假设父进程先退出父进程退出后其数据强制刷新而刷新的过程也是一种写入所以这时为了父子进程的数据不会相互影响就会发生写时拷贝这样数据就会有两份于是父子进程各自退出时都会刷新各自的数据。当然如果子进程先退出也是同样的 所以简单总结来说重定向导致刷新策略发生了改变由行缓冲变成了全缓冲。同时发生了写时拷贝父子进程各自刷新。 三、缓冲区的简单实现 有了缓冲区的一些基本概念。我们可以自己实现一个简单的带有缓冲区的struct file。 主函数 int main {MyFILE* fp fopen_(log.txt, r);if(fpNULL){printf(open file fail);return 0;}fputs_(hello world, fp);fclose_(fp);return 0; } struct file struct MyFILE_ {int fd;char buff[NUM];int end;//当前缓冲区的结尾 };typedef struct MyFILE_ MyFILE; fopen函数的简单实现 MyFILE* fopen_(const char* pathname, const char* mode) {assert(pathname);assert(mode);MyFILE* fp NULL;if(strcmp(mode, w)0){int fd open(pathname, O_WRONLY|O_TRUNC|O_CREAT);if(fd0){MyFILE* fp(MyFILE*)malloc(sizeof(MyFILE));memset(fp,\0,sizeof(MyFILE));fp-fd fd;}}else if(strcmp(mode, w)0){}else if(strcmp(mode,r)0){}else if(strcmp(mode,r)0){}else if(strcmp(mode,a)0){}else if(strcmp(mode,a)0){}else {}return fp; } fputs函数的简单实现 void fputs_(const char* message, MyFILE* fp) {assert(message);assert(fp);strcpy(fp-bufffp-end, message);fp-end strlen(message);if(fp-fd0){}else if(fp-fd1){if(fp-buff[fp-end-1] \n){write(fp-fd, fp-buff,fp-end);fp-end 0;}}else if(fp-fd2){}else {} } fclose函数简单实现和fflush函数 void fclose_(MyFILE* fp) {assert(fp);fflush_(fp);close(fp-fd);free(fp); }void fflush_(MyFILE* fp) {assert(fp);if(fp-end ! 0){write(fp-fd, fp-buff, fp-end);syncfs(fp-fd);fp- end 0;} }