标准c库的io缓冲区操作图示说明资源-CSDN文库

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C 标准库的 I/O 缓冲区

用户程序调用 C 标准 I/O 库函数读写文件或设备，而这些库函数要通过系

统调用把读写请求传给内核（以后我们会看到与 I/O 相关的系统调用），最终

由内核驱动磁盘或设备完成 I/O 操作。C 标准库为每个打开的文件分配一个 I/O

缓冲区以加速读写操作，通过文件的 FILE 结构体可以找到这个缓冲区，用户调

用读写函数大多数时候都在 I/O 缓冲区中读写，只有少数时候需要把读写请求

传给内核。

以 fgetc/fputc 为例，当用户程序第一次调用 fgetc 读一个字节时，fgetc

函数可能通过系统调用进入内核读 1K 字节到 I/O 缓冲区中，然后返回 I/O 缓冲

区中的第一个字节给用户，把读写位置指向 I/O 缓冲区中的第二个字符，以后

用户再调 fgetc，就直接从 I/O 缓冲区中读取，而不需要进内核了，当用户把这

1K 字节都读完之后，再次调用 fgetc 时，fgetc 函数会再次进入内核读 1K 字

节到 I/O 缓冲区中。

在这个场景中用户程序、C 标准库和内核之间的关系如图 1，C 标准库之所

以会从内核预读一些数据放在 I/O 缓冲区中，是希望用户程序随后要用到这些

数据，C 标准库的 I/O 缓冲区也在用户空间，直接从用户空间读取数据比进内

核读数据要快得多。另一方面，用户程序调用 fputc 通常只是写到 I/O 缓冲区

中，这样 fputc 函数可以很快地返回，如果 I/O 缓冲区写满了，fputc 就通过系

统调用把 I/O 缓冲区中的数据传给内核，内核最终把数据写回磁盘。有时候用

户程序希望把 I/O 缓冲区中的数据立刻传给内核，让内核写回设备，这称为

Flush 操作，对应的库函数是 ush，fclose 函数在关闭文件之前也会做 Flush

操作。

下图以 fgets/fputs 示意了 I/O 缓冲区的作用，使用 fgets/fputs 函数时在

用户程序中也需要分配缓冲区（图中的 buf1 和 buf2），注意区分用户程序的

缓冲区和 C 标准库的 I/O 缓冲区。

图 1C 标准库的 I/O 缓冲区

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kevin_yx

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