C++语言编程对缓冲区的理解
小标 2018-07-10 来源 : 阅读 52 评论 0

摘要:本文主要向大家介绍了C++语言编程对缓冲区的理解,通过具体的内容向大家展示,希望对大家学习C++语言有所帮助。

本文主要向大家介绍了C++语言编程对缓冲区的理解,通过具体的内容向大家展示,希望对大家学习C++语言有所帮助。

什么是缓冲区

缓冲区又称为缓存,它是内存空间的一部分。也就是说,在内存空间中预留了一定的存储空间,这些存储空间用来缓冲输入或输出的数据,这部分预留的空间就叫做缓冲区。缓冲区根据其对应的是输入设备还是输出设备,分为输入缓冲区和输出缓冲区。

为什么要引入缓冲区

我们为什么要引入缓冲区呢?

比如我们从磁盘里取信息,我们先把读出的数据放在缓冲区,计算机再直接从缓冲区中取数据,等缓冲区的数据取完后再去磁盘中读取,这样就可以减少磁盘的读写次数,再加上计算机对缓冲区的操作大大快于对磁盘的操作,故应用缓冲区可大大提高计算机的运行速度。

又比如,我们使用打印机打印文档,由于打印机的打印速度相对较慢,我们先把文档输出到打印机相应的缓冲区,打印机再自行逐步打印,这时我们的CPU可以处理别的事情。现在您基本明白了吧,缓冲区就是一块内存区,它用在输入输出设备和CPU之间,用来缓存数据。它使得低速的输入输出设备和高速的CPU能够协调工作,避免低速的输入输出设备占用CPU,解放出CPU,使其能够高效率工作。

缓冲区的类型

缓冲区 分为三种类型:全缓冲、行缓冲和不带缓冲。

1、全缓冲

在这种情况下,当填满标准I/O缓存后才进行实际I/O操作。全缓冲的典型代表是对磁盘文件的读写。

2、行缓冲

在这种情况下,当在输入和输出中遇到换行符时,执行真正的I/O操作。这时,我们输入的字符先存放在缓冲区,等按下回车键换行时才进行实际的I/O操作。典型代表是键盘输入数据。

3、不带缓冲

也就是不进行缓冲,标准出错情况stderr是典型代表,这使得出错信息可以直接尽快地显示出来。
缓冲区的刷新

下列情况会引发缓冲区的刷新:

1、缓冲区满时;

2、执行flush语句;

3、执行endl语句;

4、关闭文件。

可见,缓冲区满或关闭文件时都会刷新缓冲区,进行真正的I/O操作。另外,在C++中,我们可以使用flush函数来刷新缓冲区(执行I/O操作并清空缓冲区),如:cout << flush; //将显存的内容立即输出到显示器上进行显示

endl控制符的作用是将光标移动到输出设备中下一行开头处,并且清空缓冲区。

cout < < endl;

相当于

cout < < ”\n”< < flush;

通过实例演示说明

1、文件操作演示全缓冲

创建一个控制台工程,输入如下代码:

01. #include< fstream >

02. using namespace std;

03.  

04. int main()

05. {

06. //创建文件test.txt并打开

07. ofstream outfile("test.txt");

08.  

09. //向test.txt文件中写入4096个字符’a’

10. for(int n=0;n< 4096;n++)

11. {

12. outfile <<  'a';

13. }

14. //暂停,按任意键继续

15. system("PAUSE");

16.  

17. //继续向test.txt文件中写入字符’b’,也就是说,第4097个字符是’b’

18. outfile < <  'b';

19.  

20. //暂停,按任意键继续

21. system("PAUSE");

22.  

23. return 0;

24. }

上面这段代码很容易理解,已经在代码内部作了注释。

编写这段小代码的目的是验证WindowsXP下全缓冲的大小是4096个字节,并验证缓冲区满后会刷新缓冲区,执行真正的I/O操作。

编译并执行,运行结果如下:

 

此时打开工程所在文件夹下的test.txt文件,您会发现该文件是空的,这说明4096个字符“a”还在缓冲区,并没有真正执行I/O操作。敲一下回车键,窗口变为如下:

 

此时再打开test.txt文件,您就会发下该文件中已经有了4096个字符“a”。这说明全缓冲区的大小是4K(4096),缓冲区满后执行了I/O操作,而字符“b”还在缓冲区。
再次敲一下回车键,窗口变为如下:

 

此时再打开test.txt文件,您就会发现字符“b”也在其中了。这一步验证了文件关闭时刷新了缓冲区。

2、键盘操作演示行缓冲

先介绍getchar()函数。

函数原型:int getchar(void);

说明:当程序调用getchar()函数时,程序就等着用户按键,用户输入的字符被存放在键盘缓冲区中,直到用户按回车为止(回车字符也放在缓冲区中)。当用户键入回车之后,getchar()函数才开始从键盘缓冲区中每次读入一个字符。也就是说,后续的getchar()函数调用不会等待用户按键,而直接读取缓冲区中的字符,直到缓冲区中的字符读完后,才重新等待用户按键。

不知道您明白了没有,再通俗一点讲,当程序调用getchar()函数时,程序就等着用户按键,并等用户按下回车键返回。期间按下的字符存放在缓冲区,第一个字符作为函数返回值。继续调用getchar()函数,将不再等用户按键,而是返回您刚才输入的第2个字符;继续调用,返回第3个字符,直到缓冲区中的字符读完后,才等待用户按键。

如果您还没有明白,只能怨我表达能力有限,您可以结合以下实例体会。

创建一个控制台工程,输入如下代码:

01. #include < iostream >

02. using namespace std;

03.  

04. int main()

05. {

06.  

07. char c;

08.  

09. //第一次调用getchar()函数

10. //程序执行时,您可以输入一串字符并按下回车键,按下回车键后该函数才返回

11. c=getchar();

12.  

13. //显示getchar()函数的返回值

14. cout < <  c < < endl;

15.  

16. //暂停

17. system("PAUSE");

18.  

19. //循环多次调用getchar()函数

20. //将每次调用getchar()函数的返回值显示出来

21. //直到遇到回车符才结束

22. while((c=getchar())!='\n')

23. {

24. printf("%c",c);

25. }

26.  

27. //暂停

28. system("PAUSE");

29.  

30. return 0;

31. }

这段小代码也很简单,同样在代码内部都有注释。

getchar()函数的执行就是采用了行缓冲。第一次调用getchar()函数,会让程序使用者(用户)输入一行字符并直至按下回车键 函数才返回。此时用户输入的字符和回车符都存放在行缓冲区。

再次调用getchar()函数,会逐步输出行缓冲区的内容。

好了,本人表达能力有限,还是编译运行程序,通过运行结果自己领会吧。

编译运行程序,会提示您输入字符,您可以交替按下一些字符,如下:

 

您一直按下去,您就会发现当您按到第4094个字符时,不允许您继续输入字符。这说明行缓冲区的大小也是4K。

此时您按下回车键,返回第一个字符’a’,如下图:

 

继续敲一下回车键,将缓冲区的其它的字符全部输出,如下图:

 

3、标准错误输出不带缓冲

如错误输出时使用:

cerr<<”错误,请检查输入的参数!”;

这条语句等效于:

fprintf(stderr, ”错误,请检查输入的参数!”);

好了,就说到这吧,祝您好运,希望能对您有所帮助。

本文由职坐标整理并发布,希望对同学们有所帮助。了解更多详情请关注职坐标编程语言C/C+频道!


本文由 @小标 发布于职坐标。未经许可,禁止转载。
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