流缓冲是啥意思？

Posted 2023-02-25

【中文标题】流缓冲是啥意思？

【英文标题】：What is meant by stream buffering?流缓冲是什么意思？

【发布时间】：2014-06-11 11:57:45

【问题描述】：

我已经开始学习 C 编程，所以我是初学者，在学习标准文本流时，我想出了“stdout”流被缓冲而“stderr”流没有被缓冲，但我没有能够理解这一行。

我已经在这个论坛上阅读过关于“缓冲区”的内容，并且我喜欢糖果类比，但是当有人说：“这个流被缓冲而另一个没有被缓冲时，我无法弄清楚是什么意思。 "什么效果？

有什么区别？

更新：会影响处理速度吗？

【问题讨论】：

将stdout 视为运输线卡车。你开始把箱子装进领头卡车。当卡车已满时或有人按喇叭并说“Ship It!”时，您将其发送出去。卡车离开，下一辆卡车停在装卸码头，过程继续进行。现在将stderr 想象成一排自行车，每辆都有一个可以容纳一个 盒子的架子。每次您将一个箱子扔出去运送时，骑手拿走它，然后立即离开（因为只能拿一个）。这几乎概括了它。是的，您可以想象，一千辆自行车的效率远低于十辆卡车。

@WhozCraig，比一个答案，我会赞成。很好的比喻。

@WhozCraig 这是一个非常贴切和有用的类比，尤其是And yes, as you can imagine, a thousand bikes is far less efficient than ten trucks. 这个评论值得回答:)

@ajay 我真的很喜欢（并且点赞）你和 Paul 的回答。我特别喜欢您的回答中对 gcc 的三种缓冲区方法的摘要描述以及 Paul 的简洁性。我的评论更多的是尝试将代码与概念分离，并且由于我不清楚这就是 OP 正在寻找的东西，所以觉得它适合这里而不是那里。无论如何，谢谢你的道具！

【参考方案1】：

缓冲是在写入之前收集许多元素，或者在处理它们之前一次读取许多元素。网上有很多信息，例如this

和其他 SO 问题，例如 this

针对问题更新进行编辑：是的，它是出于性能原因而完成的。在任何情况下，从磁盘等写入和读取都会写入或读取大多数设备的某种“块”，这样做会产生相当大的开销。因此，批量处理这些操作可以带来巨大的性能差异

【讨论】：

很高兴您添加了该编辑！这是我问题的最佳答案！谢谢。

【参考方案2】：

缓冲区是属于流的一块内存，用于临时保存流数据。当对文件进行第一次 I/O 操作时，会调用 malloc 并获取缓冲区。写入流的字符通常会累积在缓冲区中（在以块的形式传输到文件之前），而不是在应用程序输出它们时立即出现。类似地，流以块的形式而不是逐个字符地从主机环境中检索输入。这样做是为了提高效率，因为与内存操作相比，文件和控制台 I/O 速度较慢。

GCC 提供三种类型的缓冲 - 无缓冲、块缓冲和行缓冲。无缓冲意味着字符在写入后立即出现在目标文件中（对于输出流），或者从文件中逐个字符地读取输入，而不是读取块（对于输入流）。块缓冲意味着字符保存在缓冲区中并作为块写入或读取。行缓冲意味着字符仅保存到换行符写入缓冲区或从缓冲区读取。 stdin 和 stdout 被块缓冲当且仅当它们可以确定不引用交互式设备，否则它们被行缓冲（对于任何流都是如此）。默认情况下，stderr 始终是无缓冲的。

标准库提供了改变流默认行为的函数。您可以使用fflush 强制将数据从输出流缓冲区中取出（fflush 对于输入流未定义）。您可以使用setbuf 函数使流无缓冲。

【参考方案3】：

写入缓冲输出的程序可以在写入缓冲区所需的时间内执行输出，这通常非常快，与可能很慢的输出设备的速度无关。

对于缓冲输出，信息是队列，一个单独的进程处理输出渲染。

使用无缓冲输出，数据直接写入输出设备，因此以设备上的速度运行。这对于错误输出很重要，因为如果输出被缓冲，则进程可能在缓冲输出到达显示器之前失败 - 因此程序可能会在没有诊断输出的情况下终止。