文件缓冲区

为什么要有文件缓冲区的存在？

假设甲在云南，甲的朋友乙在北京，甲想给乙送个东西就需要跑到北京去：这时候有菜鸟驿站了，甲就不用跑了，直接把包裹交给菜鸟驿站就可以了。缓冲区就类似于菜鸟驿站，缓冲区可以提高使用者的效率。

菜鸟不会因为你一个包裹就专门送一趟，而是一次性送大量包裹，这样可以节约成本。缓冲区也是如此，正是因为有缓冲区，才可以积累一部分在统一发送，可以提高发送的效率。

菜鸟会给不同日期的包裹分组，按组发货。缓冲区也是如此，有不同的刷新方式。

大致分为以下几种普通情况：

普通情况

1.无缓冲（立即刷新）

2.行缓冲（行刷新）

3.全缓冲（缓冲区满了，再刷新）

 特殊情况

1.菜鸟为了节约成本采用全缓冲，等仓库满了才发货，但是这样太慢了，收到了用户的投诉，要求立刻发货，这个就称之为强制刷新。

2.菜鸟倒闭了，但是要在关门之前把所有仓库里的存货全部发出，这个叫做在进程结束前刷新。

实验1

在实现进行之前，我们需要了解两个常识：

1.在显示器中一般采用行刷新

2.对于磁盘文件一般采用全刷新。

实验开始。

我们写一段代码，通过printf,fputs,fprintf,write，向显示器打印一些内容：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
  fprintf(stdout,"c:hello fprintf\n");
  printf("c:hello printf\n");
  fputs("c:hello fputs\n",stdout);

  const char *str="system call:hello wirte\n";
  write(1,str,strlen(str));
  return 0;
}

fprintf和printf,fputs都为c语言接口，其中fprintf和puts都需要显式指示向哪个流输出，printf是隐式的。write是系统调用接口。

现在我们加一句代码：

我们发现一个现象，将输出重定向到log.txt之后c语言的一共打印了七次，其中c语言的调用每个都打印了两次，系统调用的接口只打印了1次。

我们都知道fork()之后父子进程共享，所以这里如果fork()在最前面，那么可以理解后面为什么每个输出都输出两次。但是这里fork()在最后面，为什么每个输出还会每个输出两次呢？

原因

因为向显示器输出是按行刷新的，文件重定向之后向log.txt文件输出，log.txt属于磁盘文件，磁盘文件是全刷新，读入的内容不足以把缓冲区写满，在执行fork的时候，缓冲区还没有满，没有刷新，执行完fork之后因为进行要结束了，即便此时不满足刷新条件，但是进程结束时还是要把缓冲区里面的内容刷新。

但是我们发现，系统调用接口并没有受影响，还是只打印了一次，因此我们可以确定，缓冲区是和操作系统没有关系的。

总结：我们日常用的缓冲区由c语言提供，和操作系统没有关系，称为语言级别缓冲区。

问题1

c/c++的缓冲区里一定存放的是用户自己的数据，这些数据属于进程在运行时自己的数据吗？

答案是属于。

如果我们把数据交给了OS，这个数据就属于OS，不属于我自己的。

问题2 

当进程退出的时候，需要清空缓冲区，即便你的数据没有满足刷新条件！请问刷新缓冲区属于清空或写入操作吗？

答案是算。

在fork()的时候缓冲区里面的数据还在，fork()之后，父子进程总有一个要先结束，进程结束的时候会刷新缓冲区，就相当于清空或写入操作。父子进程共享数据，所以另一个进程会产生写时拷贝，所以才会有两份数据。

但是根据程序运行结果来看，只有c语言的接口打印了两份，系统调用接口不受影响，因此可以说明write()接口不使用c语言的缓冲区。

问题3

什么叫做刷新？