网站 内容 不收录 权重 1,网页设计框架怎么写,代理网站推荐,中源建设有限公司网站前言 作者#xff1a;小蜗牛向前冲 名言#xff1a;我可以接受失败#xff0c;但我不能接受放弃 如果觉的博主的文章还不错的话#xff0c;还请点赞#xff0c;收藏#xff0c;关注#x1f440;支持博主。如果发现有问题的地方欢迎❀大家在评论区指正 本期学习目标… 前言 作者小蜗牛向前冲 名言我可以接受失败但我不能接受放弃 如果觉的博主的文章还不错的话还请点赞收藏关注支持博主。如果发现有问题的地方欢迎❀大家在评论区指正 本期学习目标认识什么是缓冲区缓冲区在哪里模拟实现一个简单的缓冲区。
目录
一、缓冲区
1、见一个现象
2、缓冲区的相关知识
3、解释现象
二、模拟实现缓冲区
1、makefile
2、myStdio.h 3、myStdio.c
4、test.c 一、缓冲区 我们在重定向博客中曾经发现了一个现象在做重定向实验时我们将文件描述符fd 1关闭掉并通过open函数打开创建add.txt的文件由于fd 1 被关闭了根据文件描述符fd的分配规则是从小到大 遵循寻找最小而且没有被占用的的fd分配。这时候fd 1中file*的指针会指向add.txt文件中就不在向显示器打印了而要将open fd的内容写到add.txt中但是我们通过cat命令查看add.txt中的内容却什么也没有这是为什么呢
这就不得不提缓冲区的概念其实缓存区就是一段内存但是这段内存是谁申请的属于谁的为什么要有缓冲区呢
下面我们来看一个现象:
1、见一个现象 首先我们分别调用C接口和系统接口进行打印测试。 我们将mytest中的文件内容输出重定向到log.txt中我们也在log.txt中查找到了输出的内容.
下面我们继续进行在代码测试在代码最后用fork建立一个子进程 运行程序 我们发现 printf 和 fprintf及fputs库函数都输出了2次而 write 只输出了一次系统调用。为什么呢我们只是在多加了应该子进程而已这说明出现这种现象肯定是和fork函数有关。
2、缓冲区的相关知识
为什么库函数会打印二次而系统调用的函数只会被打印一次呢毋庸置疑这肯定和缓冲区有关。
上面我们提到缓存冲区是一段内存那么既然是一段内存肯定要被管理起来而管理缓冲区的结构体我们称之为FILE,而且我们可以知道是缓冲区肯定不在内核中。
我们也可以在系统中见一见他
//输入命令
vim /usr/include/libio.h 打开文件在246行这样就能看到_IO_FILE的结构体不对啊吖不是说FILE才是管理缓冲区的吗
怎么变成了_IO_FILE的结构体,其实在其实是在
typedef struct _IO_FILE FILE; 在/usr/include/stdio.h
中进行了重命名的第48行就对_IO_FILE的结构体进行了typedef。 这里我们需要注意的是FILE结构体中也封装了fd这就会在合适的时候就会将在缓冲区中内容刷新到外设中。
缓冲区的刷新几种形式 立刻刷新 -----无缓冲 行刷新 ------显示器 缓冲区满刷新 -------磁盘文件 那我们怎么理解上面的几种刷新方式呢?
立刻刷新是只直接在内存中的信息刷新到外设这种场景是非常少见的因为这样非常消耗资源。
行刷新就是缓冲区满了一行就刷新也就是说我们在调用函数时有\n时就会进行刷新。
缓冲区满刷新就是指缓冲区的内存满了才会把缓冲区里面的内容刷新到外设中。
缓冲区的自动刷新规则 用户强制刷新进程退出 3、解释现象
上面我们了解有关缓冲区的相关知识那么为什么会出现我们上面的现象呢
在代码结束前我们进行了子进程的创建 代码结束之前进行创建子进程 1. 如果我们没有进行,看到了4条消息stdout 默认使用的是行刷新在进程fork之前三条C函数已经将数据进行打印输出到显示器上(外设),你的FILE内部进程内部不存在对应的数据啦。 2. 如果我们进行了, 写入文件不再是显示器而是普通文件采用的刷新策略是全缓冲之前的3条c显示函数虽然带了\n,但是不足以stdout缓冲区写满数据并没有被刷新 执行fork的时候stdout属于父进程创建子进程时 紧接着就是进程退出谁先退出一定要进行缓冲区刷新(就是修改) 由于写时拷贝数据最终会显示两份所以在父子进程退出后会立刻被缓冲区刷新从而导致三条C函数分别进行了二次打印。 3. write为什么没有呢 上面的过程都和wirte无关wirte没有FILE而用的是fd就没有C提供的缓冲区 这里我们就可以回答
缓冲区在哪里
在FILE*指向的FILE结构体中(这也就是为什么我们自己要强制刷新的时候要传文件指针,fflush(文件指针)fclose文件指针)。
重定向实验的现象:
因为我们虽然将open fd的内容要写入到add.txt中但是由于add.txt是普通文件他采取的方式是全缓存就不足以以让缓冲区刷新到显示器(stdout中所以通过cat 命令查看会什么也查不出来。
二、模拟实现缓冲区
这里我们分模块化实现 1、makefile
这里我们用makefile来完成对程序的自动化编译和构建程序
test:test.c myStdio.c //依赖关系 gcc -o $ $^ -stdc99//依赖方法
.PHONY:clean//声明伪目标clean
clean:rm -f test2、myStdio.h
在myStdio.h中对 缓冲区结构进行定义并且进行相关的函数声明
#pragma once#include assert.h
#include stdlib.h
#include errno.h
#include string.h
#include unistd.h
#include sys/types.h
#include sys/stat.h
#include fcntl.h#define SIZE 1024
#define SYNC_NOW 1//sync能够马上刷新缓冲区马上刷新
#define SYNC_LINE 2//行刷新
#define SYNC_FULL 4//全缓冲刷新typedef struct _FILE{int flags; //刷新方式int fileno;int cap; //buffer的总容量int size; //buffer当前的使用量char buffer[SIZE];
}FILE_;FILE_ *fopen_(const char *path_name, const char *mode);
void fwrite_(const void *ptr, int num, FILE_ *fp);
void fclose_(FILE_ * fp);
void fflush_(FILE_ *fp) 3、myStdio.c 在myStdio.c中对 缓冲区功能函数进行实现:
这里我们主要实现:
fopen_打开文件。fwrite_x向文件中写入fflush_刷新缓冲区,fclose_关闭文件
#include myStdio.hFILE_ *fopen_(const char *path_name, const char *mode)
{int flags 0;int defaultMode0666;if(strcmp(mode, r) 0){flags | O_RDONLY;}else if(strcmp(mode, w) 0){flags | (O_WRONLY | O_CREAT |O_TRUNC);}else if(strcmp(mode, a) 0){flags | (O_WRONLY | O_CREAT |O_APPEND);}else{//TODO}int fd 0;if(flags O_RDONLY) fd open(path_name, flags);else fd open(path_name, flags, defaultMode);if(fd 0){const char *err strerror(errno);write(2, err, strlen(err));return NULL; // 为什么打开文件失败会返回NULL}FILE_ *fp (FILE_*)malloc(sizeof(FILE_));assert(fp);fp-flags SYNC_LINE; //默认设置成为行刷新fp-fileno fd;fp-cap SIZE;fp-size 0;memset(fp-buffer, 0 , SIZE);return fp; // 为什么你们打开一个文件就会返回一个FILE *指针
}void fwrite_(const void *ptr, int num, FILE_ *fp)
{// 1. 写入到缓冲区中memcpy(fp-bufferfp-size, ptr, num); //这里我们不考虑缓冲区溢出的问题fp-size num;// 2. 判断是否刷新if(fp-flags SYNC_NOW){write(fp-fileno, fp-buffer, fp-size);fp-size 0; //清空缓冲区}else if(fp-flags SYNC_FULL){if(fp-size fp-cap){write(fp-fileno, fp-buffer, fp-size);fp-size 0;}}else if(fp-flags SYNC_LINE){if (strcmp((fp-buffer[fp-size - 1]), \n) 0){write(fp-fileno, fp-buffer, fp-size);fp-size 0;}}else{}
}void fflush_(FILE_ *fp)
{if( fp-size 0) write(fp-fileno, fp-buffer, fp-size);fsync(fp-fileno); //将数据强制要求OS进行外设刷新fp-size 0;
}void fclose_(FILE_ * fp)
{fflush_(fp);close(fp-fileno);
}
4、test.c
#include myStdio.h
#include stdio.hint main()
{FILE_ *fp fopen_(./hello.txt, w);if(fp NULL){return 1;}int cnt 10;const char *msg hello pjb ;while(1){fwrite_(msg, strlen(msg), fp);sleep(1);printf(count: %d\n, cnt);cnt--;if(cnt 0) break;}fclose_(fp);return 0;
} 下面写一个简单的bush脚本 while :; do cat hello.txt;sleep 1;echo ###############;done这是一个简单的 Bash 脚本它的功能是循环读取并打印文件 hello.txt 的内容并每隔 1 秒打印一条分隔线。
解释一下脚本的含义 while :; do 表示开始一个无限循环。cat hello.txt 使用 cat 命令读取并打印 hello.txt 文件的内容。sleep 1 表示暂停执行 1 秒即等待一秒钟。echo ############### 打印一条分隔线由多个 # 字符组成。done 表示循环结束。 因此执行这段脚本时会不断循环读取并打印 hello.txt 文件的内容每次打印之间会有一秒的暂停并且在每次打印后会输出一条分隔线。
请确保当前目录下存在名为 hello.txt 的文件并且具有可读权限。
测试 1、当写入文件的msg字符串不带换行符时。 const char *msg hello pjb ; 这里我们观察到当程序结束时才将缓冲区中的内容刷新到hello.txt文件中。
2、当写入文件的msg字符串带换行符 const char *msg hello pjb\n;
这里名为可以验证到带\n普通文件是逐行进行刷新的。
缓冲区总结
看到这些现象我们不由的想缓存区的刷新策略有全缓存行缓冲立即刷新。
上面是我们自己进行的封装但是这和os操作系统有什么关系呢?下面来看一幅图 这幅图大致说明了字符串要写入到文件中需要经过层层拷贝在 最终由操作系统(OS)决定刷新到磁盘文件中。
这里我们要注意的是在有用户刷新到C语言的缓冲区(FILE)中才会遵循全缓冲行缓冲。对于操作系统来说他会自己调配资源进行刷新。
特别注意 我们也可以强制OS刷新调用fflush()就可以了。 ffush的底层 void fflush_(FILE_ *fp)
{if( fp-size 0) write(fp-fileno, fp-buffer, fp-size);fsync(fp-fileno); //将数据强制要求OS进行外设刷新fp-size 0;
} 其实是调用来fsync的接口进行强制刷新。
