C 程式設計對緩衝區的理解

2022-02-03 12:07:02 字數 3513 閱讀 2666

什麼是緩衝區

緩衝區又稱為快取,它是記憶體空間的一部分。也就是說,在記憶體空間中預留了一定的儲存空間,這些儲存空間用來緩衝輸入或輸出的資料,這部分預留的空間就叫做緩衝區。

緩衝區根據其對應的是輸入裝置還是輸出裝置,分為輸入緩衝區和輸出緩衝區。

為什麼要引入緩衝區

我們為什麼要引入緩衝區呢?

比如我們從磁碟裡取資訊,我們先把讀出的資料放在緩衝區,計算機再直接從緩衝區中取資料,等緩衝區的資料取完後再去磁碟中讀取,這樣就可以減少磁碟的讀寫次數,再加上計算機對緩衝區的操作大大快於對磁碟的操作,故應用緩衝區可大大提高計算機的執行速度。

又比如,我們使用印表機列印文件,由於印表機的列印速度相對較慢,我們先把文件輸出到印表機相應的緩衝區,印表機再自行逐步列印,這時我們的cpu可以處理別的事情。

現在您基本明白了吧,緩衝區就是一塊記憶體區,它用在輸入輸出裝置和cpu之間,用來快取資料。它使得低速的輸入輸出裝置和高速的cpu能夠協調工作,避免低速的輸入輸出裝置占用cpu,解放出cpu,使其能夠高效率工作。

緩衝區的型別

緩衝區 分為三種型別:全緩衝、行緩衝和不帶緩衝。

1、全緩衝

在這種情況下,當填滿標準i/o快取後才進行實際i/o操作。全緩衝的典型代表是對磁碟檔案的讀寫。

2、行緩衝

在這種情況下,當在輸入和輸出中遇到換行符時,執行真正的i/o操作。這時,我們輸入的字元先存放在緩衝區,等按下回車鍵換行時才進行實際的i/o操作。典型代表是鍵盤輸入資料。

3、不帶緩衝

也就是不進行緩衝,標準出錯情況stderr是典型代表,這使得出錯資訊可以直接盡快地顯示出來。

緩衝區的重新整理

下列情況會引發緩衝區的重新整理:

1、緩衝區滿時;

2、執行flush語句;

3、執行endl語句;

4、關閉檔案。

可見,緩衝區滿或關閉檔案時都會重新整理緩衝區,進行真正的i/o操作。另外,在c++中,我們可以使用flush函式來重新整理緩衝區(執行i/o操作並清空緩衝區),如:

cout/

將視訊記憶體的內容立即輸出到顯示器上進行顯示

endl控制符的作用是將游標移動到輸出裝置中下一行開頭處,並且清空緩衝區。

cout相當於

cout通過例項演示說明

1、檔案操作演示全緩衝

建立乙個控制台工程,輸入如下**:

#include #include

using

namespace

std;

intmain()

//dos命令:暫停,按任意鍵繼續

system("

pause");

stream

<

; system(

"pause

");

return0;

}

上面這段**很容易理解,已經在**內部作了注釋。

編寫這段小**的目的是驗證windowsxp下全緩衝的大小是4096個位元組,並驗證緩衝區滿後會重新整理緩衝區,執行真正的i/o操作。

編譯並執行,執行結果如下:

此時開啟工程所在資料夾下的a.txt檔案,您會發現該檔案是空的,這說明4096個字元「a」還在緩衝區,並沒有真正執行i/o操作。敲一下回車鍵,視窗變為如下:

此時再開啟a.txt檔案,您就會發下該檔案中已經有了4096個字元「a」。這說明全緩衝區的大小是4k(4096),緩衝區滿後執行了i/o操作,而字元「b」還在緩衝區。

再次敲一下回車鍵,視窗變為如下:

此時再開啟test.txt檔案,您就會發現字元「b」也在其中了。這一步驗證了檔案關閉時重新整理了緩衝區。

2、鍵盤操作演示行緩衝

先介紹getchar()函式。

函式原型:int getchar(void);

說明:當程式呼叫getchar()函式時,程式就等著使用者按鍵,使用者輸入的字元被存放在鍵盤緩衝區中,直到使用者按回車為止(回車字元也放在緩衝區中)。當使用者鍵入回車之後,getchar()函式才開始從鍵盤緩衝區中每次讀入乙個字元。也就是說,後續的getchar()函式呼叫不會等待使用者按鍵,而直接讀取緩衝區中的字元,直到緩衝區中的字元讀完後,才重新等待使用者按鍵。

不知道您明白了沒有,再通俗一點講,當程式呼叫getchar()函式時,程式就等著使用者按鍵,並等使用者按下回車鍵返回。期間按下的字元存放在緩衝區,第乙個字元作為函式返回值。繼續呼叫getchar()函式,將不再等使用者按鍵,而是返回您剛才輸入的第2個字元;繼續呼叫,返回第3個字元,直到緩衝區中的字元讀完後,才等待使用者按鍵。

如果您還沒有明白,只能怨我表達能力有限,您可以結合以下例項體會。

建立乙個控制台工程,輸入如下**:

#include using

namespace

std;

intmain()

system(

"pause

");

return0;

}

getchar()函式的執行就是採用了行緩衝。第一次呼叫getchar()函式,會讓程式使用者(使用者)輸入一行字元並直至按下回車鍵 函式才返回。此時使用者輸入的字元和回車符都存放在行緩衝區。

再次呼叫getchar()函式,會逐步輸出行緩衝區的內容。

好了,本人表達能力有限,還是編譯執行程式,通過執行結果自己領會吧。

您一直按下去,您就會發現當您按到第4094個字元時,不允許您繼續輸入字元。這說明行緩衝區的大小也是4k。

此時您按下回車鍵,返回第乙個字元』a』,如下圖:

繼續敲一下回車鍵,將緩衝區的其它的字元全部輸出,如下圖:

3、標準錯誤輸出不帶緩衝

如錯誤輸出時使用:

cerr<

這條語句等效於:

fprintf(stderr, 」錯誤,請檢查輸入的引數!」);

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