【Linux探索学习】第二十二弹——用户缓冲区：系统如何更好的控制数据交互
【Linux探索学习】第二十二弹——用户缓冲区：系统如何更好的控制数据交互
Linux学习笔记：
https://blog.csdn.net/2301_80220607/category_12805278.html?spm=1001.2014.3001.5482
前言：
前面两章我们已经讲了一些文件操作和文件重定向问题，以及一些相关的知识点，比如文件在内存中的存储位置，物理内存和虚拟内存的概念，文件描述符的问题等，今天我们要再学一个与内存有关的概念——用户缓冲区。 在操作系统中，缓冲区是用于存储数据的内存区域。在 Linux 中，用户缓冲区通常指的是由用户空间应用程序分配和管理的内存区域，用来存储从外部设备读取或写入的数据。操作系统通过缓冲区来避免频繁地进行 I/O 操作，提高效率，同时保证数据的完整性和一致性。 本篇主要通过一些代码示例来帮助大家理解缓冲区的问题，内容偏向于基础一点的，学习完之后可以结合一些Linux相关的书籍再看看
我们讲解的重点会放在讲解什么是缓冲区上，对于缓冲区存在的作用和种类等方面上了解一下就行
一、什么是缓冲区？
我们通过几个场景来揭露这个问题，首先我们先来看下面这串代码及其输出结果：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
const char *fstr="hello fwrite\n";
const char *str="hello write\n";
//C语言接口
printf("hello printf\n"); //stdout -> 1
fprintf(stdout,"hello fprintf\n"); //stdout -> 1
fwrite(fstr,strlen(fstr),1,stdout); //fread, stdout -> 1
//操作系统提供的系统接口
write(1,str,strlen(str));
return 0;
} 运行结果：
我们可以把这个结果输出重定向到指定文件中去
./myfile>log.txt
cat log.txt
但是如果我们在代码段的最后一行加入fork函数来创建子进程，我们就会得到一个不一样的输出结果：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
const char *fstr="hello fwrite\n";
const char *str="hello write\n";
//C语言接口
printf("hello printf\n"); //stdout -> 1
fprintf(stdout,"hello fprintf\n"); //stdout -> 1
fwrite(fstr,strlen(fstr),1,stdout); //fread, stdout -> 1
//操作系统提供的系统接口
write(1,str,strlen(str));
fork();
return 0;
} 运行结果：
我们发现再次输出重定向时结果发生了很大的改变，调用C语言接口的语句被打印了两遍，而系统调用接口则只被打印一遍，而且顺序也发生了变化，调用系统接口的先被打印
为什么会出现这种情况呢？在解释之前我们先来看下面这种情况：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
const char *fstr="hello fwrite\n";
//const char *str="hello write\n";
//C语言接口
printf("hello printf\n"); //stdout -> 1
fprintf(stdout,"hello fprintf\n"); //stdout -> 1
fwrite(fstr,strlen(fstr),1,stdout); //fread, stdout -> 1
close(1);
//操作系统提供的系统接口
//write(1,str,strlen(str));
//fork();
return 0;
} 我们只留下C语言的几个打印方式，同时在打印执行完后把1号文件关闭了
运行结果：
上面的每一条打印语句我们都通过\n来刷新缓冲区的，如果我们把\n去掉再执行一遍：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
const char *fstr="hello fwrite";
//const char *str="hello write\n";
//C语言接口
printf("hello printf"); //stdout -> 1
fprintf(stdout,"hello fprintf"); //stdout -> 1
fwrite(fstr,strlen(fstr),1,stdout); //fread, stdout -> 1
close(1);
//操作系统提供的系统接口
//write(1,str,strlen(str));
//fork();
return 0;
} 运行结果：
我们发现没有任何输出结果，这又是什么原因呢? 注意:是在close(1)关闭和\n去掉同时存在的情况下才有了这样的结果
但是如果我们是对系统接口执行这个操作：
执行结果：
我们发现此时有打印结果
其实原因如下：
我们对上面的内容做一个叙述:我们都知道我们写入的内容是要先存在缓冲区的，但实际上我们通过C语言的接口所写的内容，比如print、fprint等接口所写内容所存在的缓冲区并不是在内核中的，它是在内核以外的，是语言的这些接口随后调用write系统接口才将其写入内核中去的，在我们关闭1号显示器文件时，内核中写入的内容会被我们输出到显示其中，但是缓冲区中的内容我们需要先调用write接口写入内核中去，但是1号文件都被关闭了，所以自然 是不能再写入内核中去的，所以最后就不能被显示在显示器上
腾讯云开发者
