ANSI C 文件流缓存设置setbuf 及缓存写入文件

本文介绍了文件流缓存的基本概念及其配置方法。通过使用setbuf和setvbuf函数可以设置缓存类型,如满缓存、行缓存或无缓存。详细解释了缓存区数据写入文件的条件,并提及了输出流缓存的特点。

文件流缓存设置

对于任意流,系统将默认指定其缓存区类型,文件的缓存区也可以人为设定,设定缓存区可以通过函数 setbuf 和setvbuf 来完成:

setbuf(FILE  *fp, char *buf);

setvbuf(FILE *fp, char *buf, int type,unsigned size);

type的取值:            

_IOFBF  满缓存      只有在缓存区数据写满后才将数据写入文件,同时清空缓存,等来接受其他的数据,

 _IOLBF 行缓存     会将接受数据时,如果碰到数据"\0",或者行缓存区结尾,就把数据写入文件

_IONBF 无缓存     直接写入文件。

     将缓存区数据写入文件

如果打开可写文件后,通过fwrite 或之其他的函数写入数据到缓存区,如下情况能将缓存区数据写入文件。

缓存区数据已存满,

或有调用fclose、fflush任一函数,

在写入数据时有\n或\r

    在以后的文件操作中,要注意上面的问题,如果采用满缓存区或这行缓存区,虽然可以节省内核时间,但由于数据不能及时的写入文件中,对又跟数据实时性要求高的应用方便,会有问题


同样的,printf输出流带缓存,满缓存为1024Byte,若没有回车符,会将信息缓存至用户空间,等待  \n,或fclose或fflush,或缓存存满,再输出。

参见<linux高级程序设计>192页,子进程对父进程文件流缓冲区的处理。




<think>首先,用户的问题是:“c++文件流的多级缓存”,我需要用中文回答。用户要求使用中文回答问题,并在回答后提出3-5个相关问题。这些问题必须以“§§相关问题§§”开头,并且输出在末尾,不能换行分散。 关键点: - 回答必须是中文。 - 回答完问题后,必须输出“§§相关问题§§”,然后是3-5个相关问题。 - 相关问题必须基于用户的问题和我的回答。 - 第一行必须是完整的“§§相关问题§§”,不能换行或分散。 - 格式示例中,相关问题用数字列表表示,如“1. ···”。 用户的问题是关于C++文件流的多级缓存。我需要解释C++文件流缓存机制,特别是多级缓存。 在C++中,文件流(如fstream)涉及缓冲机制来提高I/O效率。标准库使用缓冲区来减少系统调用的次数。通常,有一个用户空间的缓冲区和一个内核空间的缓冲区,这可以视为多级缓存。 - **用户空间缓存**:由iostream库管理,如streambuf。当我们写数据到ostream时,数据先写到streambuf的缓冲区,当缓冲区满或显式flush时,才写入底层文件描述符。 - **内核空间缓存**:在操作系统层面,文件系统有页面缓存(page cache),数据被缓存以减少磁盘访问。 所以,多级缓存指的是用户态缓冲区(应用程序级)和内核态缓冲区(操作系统级)的组合。 在我的回答中,我应该: 1. 简要解释C++文件流的多级缓存概念。 2. 用中文回答。 3. 结束时输出“§§相关问题§§”,然后列出3-5个相关问题。 相关问题必须基于用户的问题和我的回答。例如: - 如何控制文件流缓存行为? - 多级缓存如何影响性能? - 在C++中如何禁用缓存? - 常见问题如缓冲区溢出或同步问题。 列出3-5个相关问题: 1. 如何设置C++文件流缓冲区大小? 2. 什么是内核缓存与用户缓存之间的区别? 3. 在文件操作中flush的作用是什么? 4. 多级缓存如何避免数据丢失? 5. C++标准库中哪些类涉及文件流缓存? 确保格式正确: - 回答问题后,直接输出“§§相关问题§§”。 - 然后是新行,用数字列表相关问题,如“1. 问题1\n2. 问题2\n3. 问题3”。 完整回答结构: - 先回答主要内容。 - 然后“§§相关问题§§” - 接着相关问题列表。 最终回答: - 先用中文解释C++文件流的多级缓存。 - 然后输出“§§相关问题§§” - 最后列出3-5个问题。 </think>在C++中,文件流(如`fstream`)的多级缓存机制涉及多个层次的缓冲区,旨在优化输入/输出(I/O)操作的性能。具体来说,它通常包括两个主要层级: 1. **用户空间缓存**:由C++标准库的`streambuf`类管理,这是一个内存缓冲区(例如,使用`setbuf`或`rdbuf`设置)。当程序写入文件流(如`ofstream`)时,数据首先存储在`streambuf`的缓冲区中,直到缓冲区满或手动调用`flush()`时才被批量写入底层文件描述符。 2. **内核空间缓存**:操作系统内核维护的页面缓存(page cache),作为第二个层级。当数据从用户空间缓冲区传递到内核(通过系统调用如`write`),内核将其缓存到内存中,直到达到阈值或文件关闭时才真正写入磁盘。 这种多级结构减少了频繁的磁盘访问和系统调用开销,但可能引入数据不一致风险(如未刷新时程序崩溃导致数据丢失)。默认情况下,C++文件流使用内部缓冲区,大小可通过`pubsetbuf`调整。例如,使用`fstream`时,可以通过`ios::sync_with_stdio(false)`禁用与C标准库的同步来优化性能。 实际代码示例: ```cpp #include <fstream> int main() { std::fstream file("test.txt", std::ios::out); char buffer[1024]; // 自定义用户空间缓冲区 file.rdbuf()->pubsetbuf(buffer, 1024); // 设置缓冲区大小 file << "测试多级缓存"; // 数据先存入用户缓冲区 file.flush(); // 手动刷新到内核缓存 file.close(); // 关闭时内核缓存写入磁盘 return 0; } ``` 在此代码中,设置自定义缓冲区展示了用户空间缓存的管理,而`flush()`和`close()`隐式处理内核级缓存
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