Linux——用户级缓存区及模拟实现fopen、fweite、fclose

爱吃喵的鲤鱼

已于 2024-11-23 21:16:16 修改

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分类专栏： linux 文章标签： linux 运维服务器

于 2024-11-23 21:15:54 首次发布

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文章目录

什么是缓冲区

为什么要有缓冲区

二、编写自己的fopen、fwrite、fclose

前言

用快递站讲述缓冲区

收件区（类比输入缓冲区）：

快递站的收件区就如同计算机的输入缓冲区。当快递员不断送来包裹（好比计算机从外部设备接收数据），收件区先把这些包裹暂存起来。就像计算机通过输入设备（如键盘输入字符、网络传来数据等）接收到的数据，不会立刻被全部处理，而是先放在输入缓冲区。例如，很多快递在一天内不同时段被送来，收件区堆积着这些待进一步处理的包裹，这类似输入缓冲区存放着源源不断接收到的数据，等待后续的处理步骤。

分拣区（类比处理缓冲区）：

这里可比作计算机的处理缓冲区。在快递站分拣区，工作人员会对包裹进行查看、分类（依据目的地等信息），这类似计算机处理缓冲区对暂存的数据进行分析、判断处理方式。比如要确定数据该送往哪个程序或存储区域进行下一步操作，就如同分拣区确定包裹该发往哪个派送点。而且有时候包裹会在分拣区排队等待进一步转运安排，这也如同数据在处理缓冲区可能会因处理资源不足等原因排队等待处理，以确保按正确顺序完成处理。

发件区（类比输出缓冲区）：

快递站的发件区就像计算机的输出缓冲区。分拣好准备发往各个派送点的包裹会在发件区暂存（如同计算机处理好的数据在输出缓冲区暂存），等待快递车辆来运走（类似等待合适时机输出到外部设备）。比如一批要发往同一区域的包裹先在发件区集合，就如同一组要输出到显示器显示的数据先在输出缓冲区等待统一发送以便正确显示。同时，发件区工作人员要协调快递车辆到来时间等，保证包裹有序发出，这类似输出缓冲区要协调与外部设备的连接及数据传输时机，确保数据准确输出到目标设备。

总之，快递站的不同区域通过暂存、处理、再暂存并协调输出的流程，很好地模拟了计算机缓冲区在接收、处理、输出数据过程中的作用。

一、缓冲区是什么？

缓冲区是计算机存储体系中的一个特定区域，主要起到暂存数据的作用。

在输入方面：
当外部设备（如键盘、鼠标、网络等）向计算机输入数据时，数据不会立刻被计算机核心部件（如CPU）处理，而是先进入输入缓冲区暂存。比如你通过键盘快速打字，字符数据会先堆积在输入缓冲区，等待后续按合适的速度和顺序被处理，避免因输入速度过快而导致数据丢失或处理混乱。

在输出方面：
当计算机内部处理好的数据要输出到外部设备（如显示器、打印机等）时，也会先暂存到输出缓冲区。例如计算机要在显示器上显示一幅图像，处理好的图像数据会先放在输出缓冲区，然后再按照显示器的刷新频率等要求，适时且有序地将数据传输到显示器进行显示，这样能保证输出的稳定性和连贯性。

在数据处理过程中：
有时数据在不同部件（如CPU和内存之间、不同程序之间等）流转时，也会在中间设置缓冲区来暂存数据，起到协调数据传输速度差异、避免数据冲突等作用。

总之，缓冲区就像是数据流转过程中的一个个“临时仓库”，让数据的输入、输出和处理都能更顺畅、有序地进行。