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printf缓冲区问题

这里就要区分一下标准库函数和系统调用了。

系统调用是内核提供给上层程序的接口,能够实现内核和上层之间的交互,系统调用在内核中的实现是软中断的方式,通过相应的中断服务例程来实现,而标准库函数是在系统调用的基础之上封装的应用程序,完全运行在用户态,在必要的时候调用系统调用。编写应用程序可以直接使用应用程序也可以使用库函数,那为什么还要有库函数呢。

以printf为例,在printf的实现中,在调用write之前加入了IO缓冲区,这是一个用户空间的缓冲,首先要说明一点,系统调用是软中断,频繁调用,需要内核频繁陷入内核态,这样的效率不是很高,而printf实际是向用户空间的IO缓冲写,在满足条件的情况下(条件下面会说)才会调用write系统调用,这样也就提高了内核的效率。

对于普通的文件操作,库函数因为IO缓冲区,效率高,其他方面与直接调用系统调用无异,但是对于一些特殊的文件,如串口终端以及网络设备。对于应用程序来将,我们更加希望的是每次的操作能够真真正正的反映在底层的硬件上,这时我们最好就不要使用类似与printf这样的带IO缓冲区的标准库函数了,而是直接使用系统调用,我上面就是犯了这个错误。

说完标准库函数和系统调用的区别,我们就要具体的分析一下printf。

printf是一个行缓冲函数,先写到缓冲区,满足条件后,才将缓冲区刷到对应文件中,刷缓冲区的条件如下:

1 缓冲区填满

2 写入的字符中有‘\n’ ‘\r’

3 调用fflush手动刷新缓冲区

4 调用scanf要从缓冲区中读取数据时,也会将缓冲区内的数据刷新

满足上面4个条件之一缓冲区就会刷新,也就是printf会真正调用write来写入

当我们执行printf的进程或者线程结束的时候会主动调用flush来刷新缓冲区,所以程序结束,也会刷新