☰

Unix 中行缓冲的两个注意事项是什么？

tag-icon • tag-icon files filesystems io buffer streams
Unix 中行缓冲的两个注意事项是什么？

APUE 第 5.4 章中关于行缓冲区的一段话：

  1. 行缓冲。在这种情况下，标准 I/O 库在输入或输出中遇到换行符时执行 I/O。这允许我们一次输出一个字符（使用标准 I/O fputc 函数），知道只有当我们写完每一行时才会发生实际的 I/O。当流引用终端（例如标准输入和标准输出）时，通常在流上使用行缓冲。行缓冲有两个注意事项。首先，标准 I/O 库用于收集每一行的缓冲区大小是固定的，因此如果我们在写入换行符之前填充该缓冲区，则可能会发生 I/O。其次，每当通过标准 I/O 库从 (a) 无缓冲流或 (b) 行缓冲流（需要从内核请求数据）请求输入时，所有行缓冲输出流都会被刷新。 (b) 上限定符的原因是请求的数据可能已经在缓冲区中，这不需要从内核读取数据。显然，来自无缓冲流的任何输入（项目（a））都需要从内核获取数据。

我不太明白这两个警告。有人可以举个例子吗？

答案1

  1. 基本上来说，例如，如果您的程序正在将文本写入终端，一次一个字符，速度非常慢，并且该行（例如）520 个字符长，那么库可能会将前 512 个字符写入终端在程序完成写入（甚至生成）该行之前。
  2. 表示如果您的程序正在向终端写入文本，一次一个字符（或其他一些小片段），然后从终端（即键盘）读取，则库将向终端写入以下部分：您的程序到目前为止已生成的输出行。这通常是您想要的，因为写入终端的部分行可能会提示输入，但有时可能不是。

答案2

在探讨两个警告之前，有三件事需要牢记。

无缓冲流调用系统调用每一个 read或者write。而行缓冲流会在每个线（每当缓冲区遇到换行符时）。

此外，stdin和stdout都是标准 I/O 流，通常是行缓冲的。当进程启动时，这些流会自动打开。

最后，虽然 APUE 是学习 UNIX 的圣经，但有些部分已经过时了。我并不声称我的答案是最新的。我会尝试从书中举例，以便您的问题在教科书的背景下得到适当的回答。

第一个警告

正如您的报价所述，存在限制多久一条线就可以。超过限制会产生与换行相同的效果。

在开始介绍第一个注意事项的示例之前，我们必须记住write系统调用实际上是排队的（APUE 第 3 章第 6 节，p86）。

假设我们有一个名为 的程序，每 30 秒Jasmine写入一个字符。stdout

Jasmine写入“Hello!\n”（7 个字节），需要 210 秒才能完成。

请记住，缓冲区有一个限制。如果我们的缓冲区限制为 10 个字节，内核可以等待 210 秒并write在最后（遇到换行符后）发出单个调用。这是预期的行为。

然而，如果缓冲区限制为 4 个字节，内核将发行4 个字节后调用一次write（“Hell”），然后在换行符后调用另一个调用（“\n”）。

这是第一个警告。

用户可能期望write出现一次（终端上打印“Hello！\n”）。正如我们在示例中看到的那样，情况并非如此。根据系统的繁忙程度，用户可能会在 210 秒内看到两个输出打印到终端。这是因为即使stream( stdout)是行缓冲的，该行的内容也超出了限制（4字节限制）。每 4 个字节，标准 I/O 库就会调用一次，write就像遇到换行符一样。该示例总共有 7 个字节（“Hello！\n”），这导致了两次写入调用。

第二个警告

对于第二个警告，这里的关键点是相互作用和kernel。 kernel根据我们与它的交互，它的行为会有所不同，从而导致行缓冲区的另一个“意外”写入。

这是您引用的第二个警告：

kernel将两次刷新所有行缓冲流：

  1. 当通过无缓冲标准 I/O 请求输入时。
  2. 当通过行缓冲标准 I/O 请求输入时。

我们可以将其改写如下：

kernel将刷新所有行缓冲流，满足以下先决条件：

  1. 请求输入kernel。
  2. 该请求是通过无缓冲或行缓冲的标准 I/O 流进行的。

第一个要求是“必须向内核请求数据”。这允许行缓冲标准 I/O 出现异常。

例外的是kernel 将不会如果请求不需要来自 的任何数据，则刷新kernel。这可能是当行缓冲区已将所有数据存储在缓冲区中时的情况。

作为一个简单的例子，假设行缓冲流中的缓冲区具有“World”字符。用户（调用者）请求从流中读取 1 个字节。对于返回所请求的单字节（“W”）的流，它不需要 的任何帮助kernel。在这种情况下，kernel不会刷新任何行缓冲流。

考虑到这个例外，让我们继续第一个警告中的示例。

（我们应该将缓冲区限制保持为 10 个字节）

输出“Hello!\n”后，我们的程序Jasmine会写入“Name?”到stdout。

“姓名？”没有换行符，且小于 10 个字节的限制。标准 I/O 库尚未发出调用write。

然后Jasmine从（另一个行缓冲流）请求输入stdin，并发生以下情况：

  1. 流上的行缓冲区stdin是空的，因此它从 请求数据kernel。
  2. kernel刷新所有打开的行缓冲流（其中包括“Name？” stdout）。
  3. 结果，“名字？”作为输出打印到终端。
  4. kernel等待用户在终端上的输入（键盘）。

这是第二个警告。

从用户的角度来看，看到“姓名？”终端上的信息可能会令人困惑，因为write尚未发布任何信息。不幸的是，在尝试获取请求的数据之前，kernel问题是否会write调用所有当前打开的行缓冲流。kernel这是因为行缓冲流和交互kernel已经满足了两个先决条件。

相关内容