C++之緩沖區(qū)知識(shí)
一.緩沖區(qū)知識(shí)
1.什么是緩沖區(qū)
緩沖區(qū)又稱(chēng)為緩存，它是內(nèi)存空間的一部分。也就是說(shuō)，在內(nèi)存空間中預(yù)留了一定的存儲(chǔ)空間，這些存儲(chǔ)空間用來(lái)緩沖輸入或輸出的數(shù)據(jù)，這部分預(yù)留的空間就叫做緩沖區(qū)。
緩沖區(qū)根據(jù)其對(duì)應(yīng)的是輸入設(shè)備還是輸出設(shè)備，分為輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)。
2.為什么要引入緩沖區(qū)
我們?yōu)槭裁匆刖彌_區(qū)呢？
比如我們從磁盤(pán)里取信息，我們先把讀出的數(shù)據(jù)放在緩沖區(qū)，計(jì)算機(jī)再直接從緩沖區(qū)中取數(shù)據(jù)，等緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)取完后再去磁盤(pán)中讀取，這樣就可以減少磁盤(pán)的讀寫(xiě)次數(shù)，再加上計(jì)算機(jī)對(duì)緩沖區(qū)的操作大大快于對(duì)磁盤(pán)的操作，故應(yīng)用緩沖區(qū)可大大提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。
又比如，我們使用打印機(jī)打印文檔，由于打印機(jī)的打印速度相對(duì)較慢，我們先把文檔輸出到打印機(jī)相應(yīng)的緩沖區(qū)，打印機(jī)再自行逐步打印，這時(shí)我們的CPU可以處理別的事情。
現(xiàn)在您基本明白了吧，緩沖區(qū)就是一塊內(nèi)存區(qū)，它用在輸入輸出設(shè)備和CPU之間，用來(lái)緩存數(shù)據(jù)。它使得低速的輸入輸出設(shè)備和高速的CPU能夠協(xié)調(diào)工作，避免低速的輸入輸出設(shè)備占用CPU，解放出CPU，使其能夠高效率工作。
3.緩沖區(qū)的類(lèi)型
緩沖區(qū) 分為三種類(lèi)型：全緩沖、行緩沖和不帶緩沖。
1）全緩沖
在這種情況下，當(dāng)填滿(mǎn)標(biāo)準(zhǔn)I/O緩存后才進(jìn)行實(shí)際I/O操作。全緩沖的典型代表是對(duì)磁盤(pán)文件的讀寫(xiě)。
2）行緩沖
在這種情況下，當(dāng)在輸入和輸出中遇到換行符時(shí)，執(zhí)行真正的I/O操作。這時(shí)，我們輸入的字符先存放在緩沖區(qū)，等按下回車(chē)鍵換行時(shí)才進(jìn)行實(shí)際的I/O操作。典型代表是鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)。
3）不帶緩沖
也就是不進(jìn)行緩沖，標(biāo)準(zhǔn)出錯(cuò)情況stderr是典型代表，這使得出錯(cuò)信息可以直接盡快地顯示出來(lái)。
二.實(shí)例演示
1.全緩沖
#include#includeusing?namespace?std;
int?main()
{
//創(chuàng)建文件test.txt并打開(kāi)??
ofstream?outfile("test.txt");
//向test.txt文件中寫(xiě)入4096個(gè)字符’a’??
for?(int?n?=?0;?n?<?4096;?n++)
{
outfile?<<?'A';
}
//?暫停，按任意鍵繼續(xù)。此時(shí)4096個(gè)A還在緩沖區(qū)中，并未輸出到文件。??
system("PAUSE");
outfile?<<?'B';
//?暫停，按任意鍵繼續(xù)。此時(shí)會(huì)輸出4096個(gè)A到文件中（不包括B），說(shuō)明緩沖區(qū)的大小為4k，
//?當(dāng)緩沖區(qū)溢出時(shí)，緩沖區(qū)會(huì)自動(dòng)刷新。
system("PAUSE");?
outfile?<<?'C';
//?暫停，按任意鍵繼續(xù)。此時(shí)緩沖區(qū)包含BC。
system("PAUSE");
outfile?<<?'D';
//?暫停，按任意鍵繼續(xù)。此時(shí)緩沖區(qū)包含BCD。
//?當(dāng)按任意鍵時(shí)，程序結(jié)束，BCD會(huì)一起輸出到文件中。
system("PAUSE");
return?0;
}
如果在第四個(gè)system("PAUSE");前加上outfile.flush()、outfile.close()或outfile << endl;都會(huì)使BCD在程序結(jié)束前就輸出到文件。
那么他們?nèi)齻€(gè)有什么區(qū)別呢？如果代碼改成如下所示，就可以看到區(qū)別了。
......
outfile?<<?'D';
outfile.flush()、outfile.close()或outfile?<<?endl;
outfile?<<?'E';
system("PAUSE");
return?0;1）outfile.flush()
E會(huì)緊接著D后面，即BCDE
2）outfile.close()
E并不會(huì)輸出
3）outfile << endl
E會(huì)在BCD的下一行輸出，即
BCD
E
2.行緩沖
先介紹getchar()函數(shù)。
函數(shù)原型：int getchar(void);
說(shuō)明：當(dāng)程序調(diào)用getchar()函數(shù)時(shí)，程序就等著用戶(hù)按鍵，用戶(hù)輸入的字符被存放在鍵盤(pán)緩沖區(qū)中，直到用戶(hù)按回車(chē)為止（回車(chē)字符也放在緩沖區(qū)中）。當(dāng)用戶(hù)鍵入回車(chē)之后，getchar()函數(shù)才開(kāi)始從鍵盤(pán)緩沖區(qū)中每次讀入一個(gè)字符。也就是說(shuō)，后續(xù)的getchar()函數(shù)調(diào)用不會(huì)等待用戶(hù)按鍵，而直接讀取緩沖區(qū)中的字符，直到緩沖區(qū)中的字符讀完后，才重新等待用戶(hù)按鍵。
不知道您明白了沒(méi)有，再通俗一點(diǎn)講，當(dāng)程序調(diào)用getchar()函數(shù)時(shí)，程序就等著用戶(hù)按鍵，并等用戶(hù)按下回車(chē)鍵返回。期間按下的字符存放在緩沖區(qū)，第一個(gè)字符作為函數(shù)返回值。繼續(xù)調(diào)用getchar()函數(shù)，將不再等用戶(hù)按鍵，而是返回您剛才輸入的第2個(gè)字符；繼續(xù)調(diào)用，返回第3個(gè)字符，直到緩沖區(qū)中的字符讀完后，才等待用戶(hù)按鍵。
#includeusing?namespace?std;
int?main()
{
char?c;
//第一次調(diào)用getchar()函數(shù)??
//程序執(zhí)行時(shí)，您可以輸入一串字符并按下回車(chē)鍵，按下回車(chē)鍵后該函數(shù)才返回??
c?=?getchar();
//顯示getchar()函數(shù)的返回值??
cout?<<?c?<<?endl;
//暫停??
system("PAUSE");
//循環(huán)多次調(diào)用getchar()函數(shù)??
//將每次調(diào)用getchar()函數(shù)的返回值顯示出來(lái)??
//直到遇到回車(chē)符才結(jié)束??
while?((c?=?getchar())?!=?'n')
{
cout?<<?c?;
}
cout?<<?endl;
//暫停??
system("PAUSE");
return?0;
}
3.不帶緩沖
標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出不帶緩沖，例如
cerr<<”錯(cuò)誤，請(qǐng)檢查輸入的參數(shù)!”;?
三.緩沖區(qū)的刷新
刷新緩沖區(qū)，就是將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行真正的I/O，并然后清空緩沖區(qū)。從上面的實(shí)例可以看出，下列情況會(huì)引發(fā)緩沖區(qū)的刷新：
1.緩沖區(qū)滿(mǎn)時(shí)；
2.程序結(jié)束時(shí)；
3.執(zhí)行flush語(yǔ)句；
4.關(guān)閉文件，即執(zhí)行close語(yǔ)句；
5.執(zhí)行endl語(yǔ)句。
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