c printf 缓冲区分析

2024-08-30 17:48
文章标签 分析 缓冲区 printf

本文主要是介绍c printf 缓冲区分析,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

printf行缓冲区的分析总结

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  最近在客户那调试串口的时候,read串口然后printf打印,单字符printf,发现没有输出,后来想起来printf这些标准输入输出函数也是属于标准C库glibc的,

  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

   如果我们沦落到调用printf后再调用fflush来刷新的话,我感觉还不如调用write来的直接呢

   其他的3点都好理解,下面我们就手动来研究一下printf的缓冲区到底有多大?

   这就需要我们写一个小程序来验证一下,程序如下:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i = 0x61;
    while(1)
    {   
        printf("%c", i); 
        i++;
        i = (i - 0x61) % 26 + 0x61;
        usleep(1000);
    }   
    return 0;
}


在本地机器上编译这个程序,之后运行,在屏幕第一次输出结构后ctrl+C杀死,将结果保存在一个文件中,ls -l查看一下这个文件

 我查看这个文件大小是1025个字节,这也就说明printf的缓冲区是1024byte,当写入第1025字节时刷新缓冲区到终端下。

这篇关于c printf 缓冲区分析的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!


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