Linux 檔案IO 緩衝與非緩衝

本地普通檔案io一般關注的是快取，一般都是同步阻塞的。普通檔案的file descriptor是block也是posix標準。這點不同於網路io，網路io要考慮傳輸兩邊程序處理等，設計之初就提供了帶狀態檢測的非同步操作方式，本地檔案io則必然要求高可靠性的。

不帶緩衝指的是每個read和write都呼叫了核心的乙個系統呼叫。這些函式在呼叫的時候系統呼叫直接進行了磁碟檔案的寫入操作。

#include 
#include 
int main()

打斷點可以看是直接呼叫的系統呼叫

(gdb) pt write
type = int ()
(gdb) bt
#0write () at ../sysdeps/unix/syscall-template.s:81
#10x00000000004005ad in main () at main.c:6

標準io提供快取的目的是盡可能減少使用read, write呼叫的數量。

標準io庫處理很多細節，如快取分配，以優化長度執行i/o，是在系統呼叫函式基礎上構造的，便於使用者使用。標準io函式fopen返回乙個指向file物件的指標。該物件管理該流所需要的所有資訊：用於實際io的檔案描述符，指向流快取的指標，快取的長度，當前在快取中的字元數，出錯標誌等。

標準輸入、標準輸出和標準出錯這三個標準io流通過預定義檔案指標stdin, stdout, stderr加以引用。這三個檔案指標同樣定義在標頭檔案中。

如：函式fputs將乙個以null符終止的字串寫到指定的流，終止符null不寫出。

#include 
int main()

打斷點看最終還是用的作業系統呼叫

(gdb) pt write
type
= int ()
(gdb) bt
#0  write () at ../sysdeps/unix/syscall-template
.s:81
#10x00007ffff7a8de53
in _io_new_file_write (f=
0x7ffff7dd4400
<_io_2_1_stdout_>, data
=0x7ffff7ff7000, n=
14) at fileops.c:1261
#20x00007ffff7a8f32c
in new_do_write (to_do=
14, data
=0x7ffff7ff7000
"hello, world!\n", fp=
0x7ffff7dd4400
<_io_2_1_stdout_>)
at fileops.c:538
#3  _io_new_do_write (fp=fp@entry=
0x7ffff7dd4400
<_io_2_1_stdout_>, data
=0x7ffff7ff7000
"hello, world!\n", to_do=
14)    at fileops.c:511
#40x00007ffff7a8f703
in _io_new_file_overflow (f=
0x7ffff7dd4400
<_io_2_1_stdout_>, ch=
10) at fileops.c:876
#50x00007ffff7a9055c
in __gi__io_default_xsputn (f=f@entry=
0x7ffff7dd4400
<_io_2_1_stdout_>, data
=data@entry=
0x400624,
n=n@entry=
14) at genops.c:480
#60x00007ffff7a8e532
in _io_new_file_xsputn (f=
0x7ffff7dd4400
<_io_2_1_stdout_>, data
=, n=
14) at fileops.c:1353
#70x00007ffff7a83614
in __gi__io_fputs (str=
0x400624
"hello, world!\n", fp=
0x7ffff7dd4400
<_io_2_1_stdout_>) at iofputs.c:40
#80x0000000000400593
in main () at main.c:5

其中stdout是標準庫定義的乙個型別, 可以在標準庫源**看到, 也可以 gdb 看到起型別, 這個結構體中就有乙個欄位是檔案描述符，也是1，可以很容易檢視

(gdb) pt stdout
type = struct
_io_file  *
(gdb) p stdout->_fileno
$1 = 1

/* standard streams.  */
extern
struct _io_file *stdin;          /* standard input stream.  */
extern
struct _io_file *stdout;         /* standard output stream.  */
extern
struct _io_file *stderr;         /* standard error output stream.  */
#define stdin stdin
#define stdout stdout
#define stderr stderr

全快取。在這種情況下，當填滿標準io快取後才進行實際io操作。對於駐在磁碟上的檔案通常是由標準io庫實施全快取的。

行快取。在這種情況下，當在輸入和輸出中遇到新行符時，標準io庫執行io操作。兩個限制：第乙個是：因為標準io庫用來收集每一行的快取的長度是固定的，所以只要填滿了快取，那麼即使還沒有寫乙個新行符，也進行io操作。第二個是：任何時候只要通過標準輸入輸出庫要求從(a)乙個不帶快取的流，或者(b)乙個行快取的流（它預先要求從核心得到資料）得到輸入資料，那麼就會造成重新整理所有行快取輸出流。

不帶快取。標準io庫不對字元進行快取。相當於用write系統呼叫, 如標準出錯流stderr通常是不帶快取的，這就使得出錯資訊可以盡快顯示出來。

ansi c要求下列快取特徵：

- 當且僅當標準輸入和標準輸出並不涉及互動作用裝置時，它們才是全快取的。

- 標準出錯決不會是全快取的。

參考：unix環境高階程式設計

Linux 檔案IO 緩衝與非緩衝

linux不帶緩衝檔案IO

linux下的檔案緩衝IO

標準I O緩衝全緩衝行緩衝無緩衝

Linux 檔案IO 緩衝與非緩衝

linux不帶緩衝檔案IO

linux下的檔案緩衝IO

標準I O緩衝 全緩衝 行緩衝 無緩衝

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