下面介紹緩沖區的知識。
一、什麼是緩沖區
緩沖區又稱為緩存，它是內存空間的一部分。也就是說，在內存空間中預留了一定的存儲空間，這些存儲空間用來緩沖輸入或輸出的數據，這部分預留的空間就叫做緩沖區。
緩沖區根據其對應的是輸入設備還是輸出設備，分為輸入緩沖區和輸出緩沖區。
二、為什麼要引入緩沖區
我們為什麼要引入緩沖區呢？
比如我們從磁盤裡取信息，我們先把讀出的數據放在緩沖區，計算機再直接從緩沖區中取數據，等緩沖區的數據取完後再去磁盤中讀取，這樣就可以減少磁盤的讀寫次數，再加上計算機對緩沖區的操作大大快於對磁盤的操作，故應用緩沖區可大大提高計算機的運行速度。
又比如，我們使用打印機打印文檔，由於打印機的打印速度相對較慢，我們先把文檔輸出到打印機相應的緩沖區，打印機再自行逐步打印，這時我們的CPU可以處理別的事情。
現在您基本明白了吧，緩沖區就是一塊內存區，它用在輸入輸出設備和CPU之間，用來緩存數據。它使得低速的輸入輸出設備和高速的CPU能夠協調工作，避免低速的輸入輸出設備占用CPU，解放出CPU，使其能夠高效率工作。
三、緩沖區的類型
緩沖區 分為三種類型：全緩沖、行緩沖和不帶緩沖。
1、全緩沖
在這種情況下，當填滿標准I/O緩存後才進行實際I/O操作。全緩沖的典型代表是對磁盤文件的讀寫。
2、行緩沖
在這種情況下，當在輸入和輸出中遇到換行符時，執行真正的I/O操作。這時，我們輸入的字符先存放在緩沖區，等按下回車鍵換行時才進行實際的I/O操作。典型代表是鍵盤輸入數據。
3、不帶緩沖
也就是不進行緩沖，標准出錯情況stderr是典型代表，這使得出錯信息可以直接盡快地顯示出來。
四、緩沖區的刷新
下列情況會引發緩沖區的刷新:
可見，緩沖區滿或關閉文件時都會刷新緩沖區，進行真正的I/O操作。另外，在C++中，我們可以使用flush函數來刷新緩沖區執行I/O操作並清空緩沖區），如：
- cout<<flush; //將顯存的內容立即輸出到顯示器上進行顯示
- endl控制符的作用是將光標移動到輸出設備中下一行開頭處，並且清空緩沖區。
- cout<<endl;
相當於
- cout<<”\n” <<flush;
五、實例演示
1、文件操作演示全緩沖
創建一個控制台工程，輸入如下代碼：
- #include <fstream>
- using namespace std;
- int main()
- {
- //創建文件test.txt並打開
- ofstream outfile("test.txt");
- //向test.txt文件中寫入4096個字符’a’
- for(int n=0;n<4096;n++)
- {
- outfile<<'a';
- }
- //暫停，按任意鍵繼續
- system("PAUSE");
- //繼續向test.txt文件中寫入字符’b’，也就是說，第4097個字符是’b’
- outfile<<'b';
- //暫停，按任意鍵繼續
- system("PAUSE");
- return 0;
- }
上面這段代碼很容易理解，已經在代碼內部作了注釋。
編寫這段小代碼的目的是驗證WindowsXP下全緩沖的大小是4096個字節，並驗證緩沖區滿後會刷新緩沖區，執行真正的I/O操作。
編譯並執行，運行結果如下：
此時打開工程所在文件夾下的test.txt文件，您會發現該文件是空的，這說明4096個字符“a”還在緩沖區，並沒有真正執行I/O操作。敲一下回車鍵，窗口變為如下：
此時再打開test.txt文件，您就會發下該文件中已經有了4096個字符“a”。這說明全緩沖區的大小是4K4096），緩沖區滿後執行了I/O操作，而字符“b”還在緩沖區。
再次敲一下回車鍵，窗口變為如下：
此時再打開test.txt文件，您就會發現字符“b”也在其中了。這一步驗證了文件關閉時刷新了緩沖區。
2、鍵盤操作演示行緩沖
先介紹getchar()函數。
函數原型：int getchar(void);
說明：當程序調用getchar()函數時，程序就等著用戶按鍵，用戶輸入的字符被存放在鍵盤緩沖區中，直到用戶按回車為止回車字符也放在緩沖區中）。當用戶鍵入回車之後，getchar()函數才開始從鍵盤緩沖區中每次讀入一個字符。也就是說，後續的getchar()函數調用不會等待用戶按鍵，而直接讀取緩沖區中的字符，直到緩沖區中的字符讀完後，才重新等待用戶按鍵。
不知道您明白了沒有，再通俗一點講，當程序調用getchar()函數時，程序就等著用戶按鍵，並等用戶按下回車鍵返回。期間按下的字符存放在緩沖區，第一個字符作為函數返回值。繼續調用getchar()函數，將不再等用戶按鍵，而是返回您剛才輸入的第2個字符；繼續調用，返回第3個字符，直到緩沖區中的字符讀完後，才等待用戶按鍵。
如果您還沒有明白，只能怨我表達能力有限，您可以結合以下實例體會。
創建一個控制台工程，輸入如下代碼：
- #include <iostream>
- using namespace std;
- int main()
- {
- char c;
- //第一次調用getchar()函數
- //程序執行時，您可以輸入一串字符並按下回車鍵，按下回車鍵後該函數才返回
- c=getchar();
- //顯示getchar()函數的返回值
- cout<<c<<endl;
- //暫停
- system("PAUSE");
- //循環多次調用getchar()函數
- //將每次調用getchar()函數的返回值顯示出來
- //直到遇到回車符才結束
- while((c=getchar())!='\n')
- {
- printf("%c",c);
- }
- //暫停
- system("PAUSE");
- return 0;
- }
這段小代碼也很簡單，同樣在代碼內部都有注釋。
getchar()函數的執行就是采用了行緩沖。第一次調用getchar()函數，會讓程序使用者用戶）輸入一行字符並直至按下回車鍵 函數才返回。此時用戶輸入的字符和回車符都存放在行緩沖區。再次調用getchar()函數，會逐步輸出行緩沖區的內容。
好了，本人表達能力有限，還是編譯運行程序，通過運行結果自己領會吧。
編譯運行程序，會提示您輸入字符，您可以交替按下一些字符，如下：
您一直按下去，您就會發現當您按到第4094個字符時，不允許您繼續輸入字符。這說明行緩沖區的大小也是4K。
此時您按下回車鍵，返回第一個字符’a’，如下圖：
繼續敲一下回車鍵，將緩沖區的其它的字符全部輸出，如下圖：
3、標准錯誤輸出不帶緩沖
如錯誤輸出時使用：
- cerr<<”錯誤，請檢查輸入的參數!”;
這條語句等效於：
- fprintf(stderr, ”錯誤，請檢查輸入的參數!”);
好了，就說到這吧，祝您好運，希望能對您有所幫助。
