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c语言里缓冲区的理解

2024-06-02 19:36| 来源: 网络整理| 查看: 265

从一个简单的例子开始:

[cpp] view plain copy print ? #include   int main()  {      char a[20] ;      char str[20] ;      printf(”请输入文件名:”) ;      scanf(”%s” , a ) ;        printf(”请输入关键字:”) ;      //getchar() ;      //fflush(stdin) ;      gets( str ) ;        printf(”%s\n” , str ) ;        return 0 ;  }   #include int main() { char a[20] ; char str[20] ; printf("请输入文件名:") ; scanf("%s" , a ) ; printf("请输入关键字:") ; //getchar() ; //fflush(stdin) ; gets( str ) ; printf("%s\n" , str ) ; return 0 ; }

可以看到没等第二次的关键字的输入程序就运行结束了,这是为什么呢?要充分理解这个问题我们需要理解C语言中对缓冲区的概念。

在这之前我们初步分析一下,scanf函数输入字符串的的情况下空白字符(空格,回车,Tab)都只是被视为分隔符,关于这一点可以参考C语言中scanf与分隔符(空格回车Tab)这篇博文,当我们输入字符串jj后按回车的时候就会把jj连同换行符送入缓冲区,然而scanf只会接收字符串jj,并把这个字符串送入到以a为首地址的地址空间中,同时在字符串后面自动加上一个\0,那么如今缓冲区内就只有一个换行符了。当执行到gets()函数的时候,因为缓冲区内非空,那么gets直接回读取缓冲区中的换行符复制到str为首地址的内存空间,同时在字符串后面自动加上一个\0,所以输出的str的结果就是一个换行罢了。

当我们取消程序中注释语句getchar()的时候,getchar()会接收缓冲区中的而第一个字符,那么缓冲区便空了。当执行到gets()的时候,由于缓冲区为空,那么程序便会停在gets()位置处的等待输入。然后我们输入字符串并且按回车将字符串送入缓冲区后,因为gets()的功能是获取缓冲区中的字符串,遇到换行符或者EOF后停止,所以gets()取出缓冲区内所有的字符串以及换行符,所以输出的结果如下图示:

可以看到连同换行符也一起输出来了。

当然除了使用getchar()来消除换行符的影响,也可以使用fflush(stdin)来刷新缓冲区,同样可以起到消除换行符的效果。因为fflush(stdin)的作用是清除标准输入缓冲区中的内容。

有了一些感性的认识,我们来看看缓冲区的概念和它的机制。

一、什么是缓冲区

  缓冲区又称为缓存,它是内存空间的一部分。也就是说,在内存空间中预留了一定的存储空间,这些存储空间用来缓冲输入或输出的数据,这部分预留的空间就叫做缓冲区。

  缓冲区根据其对应的是输入设备还是输出设备,分为输入缓冲区和输出缓冲区。

  二、为什么要引入缓冲区

  我们为什么要引入缓冲区呢?

  比如我们从磁盘里取信息,我们先把读出的数据放在缓冲区,计算机再直接从缓冲区中取数据,等缓冲区的数据取完后再去磁盘中读取,这样就可以减少磁盘的读写次数,再加上计算机对缓冲区的操作大大快于对磁盘的操作,故应用缓冲区可大大提高计算机的运行速度。

  又比如,我们使用打印机打印文档,由于打印机的打印速度相对较慢,我们先把文档输出到打印机相应的缓冲区,打印机再自行逐步打印,这时我们的CPU可以处理别的事情。

  现在您基本明白了吧,缓冲区就是一块内存区,它用在输入输出设备和CPU之间,用来缓存数据。它使得低速的输入输出设备和高速的CPU能够协调工作,避免低速的输入输出设备占用CPU,解放出CPU,使其能够高效率工作。

  三、缓冲区的类型

  缓冲区 分为三种类型:全缓冲、行缓冲和不带缓冲。

  1、全缓冲

  在这种情况下,当填满标准I/O缓存后才进行实际I/O操作。全缓冲的典型代表是对磁盘文件的读写。

  2、行缓冲

  在这种情况下,当在输入和输出中遇到换行符时,执行真正的I/O操作。这时,我们输入的字符先存放在缓冲区,等按下回车键换行时才进行实际的I/O操作。典型代表是键盘输入数据。

  3、不带缓冲

  也就是不进行缓冲,标准出错情况stderr是典型代表,这使得出错信息可以直接尽快地显示出来。

  四、缓冲区的刷新

  下列情况会引发缓冲区的刷新:

  缓冲区满时;

  执行flush语句;

  执行endl语句;

  关闭文件。

  可见,缓冲区满或关闭文件时都会刷新缓冲区,进行真正的I/O操作。另外,在C++中,我们可以使用flush函数来刷新缓冲区(执行I/O操作并清空缓冲区)

键盘操作演示行缓冲

  先介绍getchar()函数。

  函数原型:int getchar(void);

  说明:当程序调用getchar()函数时,程序就等着用户按键,用户输入的字符被存放在键盘缓冲区中,直到用户按回车为止(回车字符也放在缓冲区中)。当用户键入回车之后,getchar()函数才开始从键盘缓冲区中每次读入一个字符。也就是说,后续的getchar()函数调用不会等待用户按键,而直接读取缓冲区中的字符,直到缓冲区中的字符读完后,才重新等待用户按键。

  不知道您明白了没有,再通俗一点讲,当程序调用getchar()函数时,程序就等着用户按键,并等用户按下回车键返回。期间按下的字符存放在缓冲区,第一个字符作为函数返回值。继续调用getchar()函数,将不再等用户按键,而是返回您刚才输入的第2个字符;继续调用,返回第3个字符,直到缓冲区中的字符读完后,才等待用户按键。

  getchar()函数的执行就是采用了行缓冲。第一次调用getchar()函数,会让程序使用者(用户)输入一行字符并直至按下回车键 函数才返回。此时用户输入的字符和回车符都存放在行缓冲区。再次调用getchar()函数,会逐步输出行缓冲区的内容。

运行一段代码体会一下:

[cpp] view plain copy print ? #include     int main()  {      char c ;        c = getchar() ;        printf(”c = %c\n” , c ) ;      return 0 ;  }   #include int main() { char c ; c = getchar() ; printf("c = %c\n" , c ) ; return 0 ; } 运行结果:

不断输入数据,当不能再输入数据的时候说明缓冲区已满,输入的字符的数目为4096,即4k.那么快可以知道缓冲区的大小为4k。



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