缓冲区与C库函数的实现

目录

一、缓冲区

二、C库函数的实现

一、缓冲区

缓冲区本质就是一块内存，而缓冲区存在的意义本质是提高使用者(用户)的效率【把缓冲区理解成寄送包裹的菜鸟驿站】

缓冲区的刷新策略

1. 无缓冲(立即刷新)

2. 行缓冲(行刷新)

3. 全缓冲(缓冲区满了，再刷新) ---》 进程退出属于全刷新的一种

4. 特殊清空：用户强制刷新

显示器文件一般采用行刷新，磁盘上的文件一般采用全刷新

现象:

如何理解上述现象呢？？？

1.首先，显示器文件刷新方式是行刷新，且fork之前所有的代码都带\n, 所以fork之前，所有代码都被刷新了！而重定向到log.txt， 本质是访问了磁盘文件，刷新方式从行缓冲变成了全缓冲！这意味着缓冲区变大，实际写入的数据不足以把缓冲区写满，fork执行时，数据依然在缓冲区中！

2. 而我们发现，无论如何, 系统调用只打印了一次，而加了fork之后，重定向到文件中的函数打印了两次，因为这些函数底层封装的是write系统调用，这就说明目前我们所说的缓冲区和操作系统没有关系, 只能和C语言有关系！ 我们日常用的最多的缓冲区就是C语言提供的缓冲区！

3.C/C++提供的缓冲区，里面保存的是用户的数据，属于当前进程的运行时自己的数据；而如果通过系统调用把数据写入到了OS内部，那么数据就不属于用户了！

4.当进程退出时，要刷新缓冲区，刷新缓冲区也属于写入操作，而fork创建子进程后，父子进程任何一方要对数据写入时，都要发生写时拷贝，所以数据出现两份！而系统调用只有一份，是因为系统调用是在库之下的，不适用C语言提供的缓冲区，直接将数据写入了OS， 不属于进程了，所以不发生写时拷贝，数据只有1份！

上述C语言提供的缓冲区位于FILE结构体内部！！！

二、C库函数的实现

#include "mystdio.h"
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define DEL_MODE 0666
 
myFILE* my_fopen(const char *path, const char *mode)
{
    int fd = 0;
    int flag = 0;
    if(strcmp(mode, "r") == 0)
    {
        flag |= O_RDONLY;
    } 
    else if(strcmp(mode, "w") == 0)
    {
        flag |= (O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC);
    }
    else if(strcmp(mode, "a") == 0)
    {
        flag |= (O_CREAT | O_WRONLY | O_APPEND);
    }
    else
    {
        //do nothing
    }
    if(flag & O_CREAT)
    {
        fd = open(path, flag, DEL_MODE);
    }
    else
    {
        fd = open(path, flag);
    }
    if(fd < 0) 
    {
        errno = 2;
        return NULL;
    }
    myFILE* fp = (myFILE*)malloc(sizeof(myFILE));
    if(!fp) 
    {
        errno = 3;
        return NULL;
    }
    fp->flag = FLUSH_LINE;
    fp->end = 0;
    fp->fileno = fd;
    return fp;
}
 
int my_fwrite(const char* s, int num, myFILE* stream)
{
    memcpy(stream->buffer+stream->end, s, num);
    stream->end += num;
    //判断是否需要刷新
    if((stream->flag & FLUSH_LINE) && stream->end > 0 && stream->buffer[stream->end-1] == '\n')
    {
        my_fflush(stream);
    }
    return num;
}
 
int my_fflush(myFILE* stream)
{
    if(stream->end > 0)
    {
        write(stream->fileno, stream->buffer, stream->end);
        //fsync(stream->fileno); //把数据刷新到内核中
        stream->end = 0;
    }
    return 0;
}
 
int my_fclose(myFILE* stream)
{
    my_fflush(stream);
    return close(stream->fileno);
}