【Linux】语言层面缓冲区的刷新问题以及简易模拟实现

本文介绍: 我们接下来要谈论的是我们语言层面的缓冲区（C，C++之类的），不是我们操作系统内核里面自带的缓冲区，我们每次在打开一个文件的时候，以C语言为例子，C语言会为我们所打开的这个文件分配一块缓冲区，用来缓存我们读写的数据`，这个缓冲区会被放在我们创建的FILE的结构体里面，里面存放着缓冲区的字段和维护信息。

我们接下来要谈论的是我们语言层面的缓冲区（C，C++之类的），不是我们操作系统内核里面自带的缓冲区，我们每次在打开一个文件的时候，以C语言为例子，C语言会为我们所打开的这个文件分配一块缓冲区，用来缓存我们读写的数据`，这个缓冲区会被放在我们创建的FILE的结构体里面，里面存放着缓冲区的字段和维护信息

显示器写入一般采用的是行缓冲

文件写入一般采用的是全缓冲，缓冲区满了或者程序结束的时候刷新

在这里插入图片描述
我们将可执行文件内容重定向到log1里面

最后我们发现与C有关的接口被打印了两次，这是什么原因呢？

在这里插入图片描述
这些C接口最后写入内核缓冲区，本质都是调用 write的系统接口

#include &lt;string.h&gt;

#define SIZE 1024

#define FLUSH_NOW 1//无缓冲
#define FLUSH_LINE 2//行缓冲
#define FLUSH_ALL 4//全缓冲

typedef struct IO_FILE{
    int fileno;//文件描述符
    int flag; //刷新方式
    
    char outbuffer[SIZE]; // 简单模拟语言层缓冲区
    int out_pos;//缓冲区当前大小
}_FILE;

_FILE * _fopen(const char*filename, const char *flag);
int _fwrite(_FILE *fp, const char *s, int len);
void _fclose(_FILE *fp);

#include "Mystdio.h"
#include &lt;sys/types.h&gt;
#include &lt;sys/stat.h&gt;
#include &lt;fcntl.h&gt;
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>

#define FILE_MODE 0666//文件默认权限

 
_FILE * _fopen(const char*filename, const char *flag)
{
    assert(filename);
    assert(flag);

    int f = 0;//文件的写入方式
    int fd = -1;//文件描述符
    if(strcmp(flag, "w") == 0) {
        f = (O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC);
        fd = open(filename, f, FILE_MODE);
        //获取文件描述符
    }
    else if(strcmp(flag, "a") == 0) {
        f = (O_CREAT|O_WRONLY|O_APPEND);
        fd = open(filename, f, FILE_MODE);
    }
    else if(strcmp(flag, "r") == 0) {
        f = O_RDONLY;
        fd = open(filename, f);
    }
    else 
        return NULL;

    if(fd == -1) return NULL;

    _FILE *fp = (_FILE*)malloc(sizeof(_FILE));
    //创建文件指针结构体
    if(fp == NULL) return NULL;

    fp->fileno = fd;
    //fp->flag = FLUSH_LINE;
    fp->flag = FLUSH_ALL;
    fp->out_pos = 0;

    return fp;
}

 
int _fwrite(_FILE *fp, const char *s, int len)
{
    // "abcdn"
    memcpy(&amp;fp->outbuffer[fp->out_pos], s, len); // 没有做异常处理, 也不考虑局部问题
    fp->out_pos += len;

    if(fp->flag&amp;FLUSH_NOW)//无缓冲
    {
        write(fp->fileno, fp->outbuffer, fp->out_pos);
        fp->out_pos = 0;
    }
    else if(fp->flag&amp;FLUSH_LINE)//行缓冲
    {
        if(fp->outbuffer[fp->out_pos-1] == 'n'){ // 不考虑其他情况
            write(fp->fileno, fp->outbuffer, fp->out_pos);
            fp->out_pos = 0;
        }
    }
    else if(fp->flag &amp; FLUSH_ALL)//全缓冲
    {
        if(fp->out_pos == SIZE){
            write(fp->fileno, fp->outbuffer, fp->out_pos);
            fp->out_pos = 0;
        }
    }

    return len;
}

void _fflush(_FILE *fp)//手动刷新缓冲区
{
    if(fp->out_pos > 0){
        write(fp->fileno, fp->outbuffer, fp->out_pos);
        fp->out_pos = 0;
    }
}

void _fclose(_FILE *fp)
{
    if(fp == NULL) return;
    _fflush(fp);
    close(fp->fileno);
    free(fp);
}

#include "Mystdio.h"
#include <unistd.h>

#define myfile "test.txt"

int main()
{
    _FILE *fp = _fopen(myfile, "a");
    if(fp == NULL) return 1;

    const char *msg = "hello worldn";
    int cnt = 10;
    while(cnt){
        _fwrite(fp, msg, strlen(msg));
        // fflush(fp);
        sleep(1);
        cnt--;
    }

    _fclose(fp);

    return 0;
}