C++ 缓冲流 IO

Question

我了解默认情况下 C++ 支持的所有流 IO 都是缓冲的。

这意味着要输出的数据被放入缓冲区直到它满了，然后发送到输出设备，同样对于输入，一旦缓冲区为空，数据就会被读取......所有这些都是为了数字可以最大限度地减少昂贵的系统调用。

但是如何在行动中验证这种行为。我的意思是考虑以下代码

int main()
{
    cout << "Hello world\n";
    return 0
}

这里的缓冲在哪里出现？我知道有缓冲发生，但如何解释呢？输出会立即显示在屏幕上，那么有什么代码示例可以实际看到缓冲 I/O 的运行情况？

Answer 1

首先，并非所有 iostream 都被缓冲；缓冲由附加的处理 streambuf。在filebuf 的情况下（由ifstream 和 ofstream)，输入将尽可能多地读取，最大为 缓冲区，并且输出将在溢出时刷新缓冲区，当 发生显式刷新或关闭，或者当对象被破坏时（其中 隐式调用 close)。

cout 的情况有点特殊，因为它永远不会被破坏或 关闭。系统保证flush 在调用exit 后至少调用一次（这就是发生的情况 当您从main 返回时）。这意味着之前的任何输出 从 main 返回将被刷新；如果你在使用 cout 静态对象的析构函数，您仍然需要显式刷新 当然。

也可以tie 一个输出流到一个输入流； cout 默认绑定到cin。在这种情况下，任何尝试从 绑定的流将刷新输出。

通常的约定是只使用std::endl 而不是简单地 输出'\n'； std::endl 输出 '\n' 然后刷新 溪流。对于所有输出都出现非常重要的流 很快，可以设置一个unitbuf 标志，这意味着 流将在每个 << 运算符的末尾刷新。 （std::cerr 默认设置了这个。）

最后，如果你想看看缓冲的效果，把类似 sleep(10) 在你的输出之后。如果它的输出立即出现，它已经 酡;如果不是，则它已被缓冲，并且发生了刷新 隐含在sleep 之后。

Answer 2

试试下面的程序。 sleep(1) 用于引入延迟（1 秒），我使用的是 linux，所以 sleep 适合我。如果你不能让它工作，尝试其他方式来延迟这个程序（例如，简单的for循环）。如果您没有看到任何缓冲效果，您也可以尝试增加缓冲区大小（取消注释代码行）。

在我的操作系统（Linux 3.2.0）和编译器（g++ 4.6.3）上，这个程序打印“Portion1Portion2”，然后是“Portion3Portion4”，然后是“Portion5”。 std::endl guaranteed to flush 缓冲区，但正如您所见，换行符也适用于我。

#include <iostream>
#include <unistd.h>

using namespace std;

int main () {
    // Try uncommenting following lines to increase buffer size
    // char mybuf[1024];
    // cout.rdbuf()->pubsetbuf(mybuf, 1024);

    cout << "Portion1";
    sleep(1);
    cout << "Portion2\n";
    sleep(1);
    cout << "Portion3";
    sleep(1);
    cout << "Portion4" << endl;
    sleep(1);
    cout << "Portion5" << endl;
    sleep(1);
    cout << "Done!" << endl;

    return 0;
}

Answer 3

试试下面的代码：

int main()
{
    for( int i =0 ; i < 10; i ++ )
    {
        cout << i << " ";
        cerr << i << " ";
    }
}

缓冲的输出通常会随着流对象的销毁而被刷新，因此上面的代码会打印出来（并非总是如此，ofc，但它在 gcc 4.6.3 中对我有用）

0 1 2 3..9
0 1 2 3..9

而不是

0 0 1 1 2 2 3 3 .... 9 9 

因为未缓冲的cerr 会立即打印（第一个序列），而缓冲的cout 会在main() 的末尾打印。