Language agnostic 缓冲与非缓冲IO

我了解到，默认情况下，程序中的I/O是缓冲的，也就是说，它们是从临时存储器提供给请求程序的。

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我知道缓冲可以提高IO性能（可能是通过减少系统调用）。我看到过禁用缓冲的示例，如C中的

setvbuf

。这两种模式之间的区别是什么，以及何时应该使用一种模式而不是另一种模式？

您希望在继续之前确保已写入输出时无缓冲输出。一个例子是C运行时库下的标准错误-默认情况下这通常是无缓冲的。因为（希望）错误很少发生，所以您希望立即了解它们。另一方面，标准输出是缓冲的，因为它假设将有更多的数据通过它

另一个例子是日志库。如果您的日志消息保存在流程的缓冲区中，并且您的流程转储核心，那么很有可能永远不会写入输出

此外，最小化的不仅仅是系统调用，还有磁盘I/O。假设一个程序每次读取一个字节的文件。使用无缓冲输入时，您将为每个字节进入（相对非常慢的）磁盘，即使它可能无论如何都必须读取整个数据块（磁盘硬件本身可能有缓冲区，但您仍然进入磁盘控制器，这将比内存访问慢）

通过缓冲，一次将整个块读入缓冲区，然后从（内存中，速度惊人的）缓冲区将各个字节传递给您

请记住，缓冲可以采取多种形式，例如在以下示例中：

+-------------------+-------------------+
| Process A         | Process B         |
+-------------------+-------------------+
| C runtime library | C runtime library | C RTL buffers
+-------------------+-------------------+
|               OS caches               | Operating system buffers
+---------------------------------------+
|      Disk controller hardware cache   | Disk hardware buffers
+---------------------------------------+
|                   Disk                |
+---------------------------------------+

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当您已经准备好写入磁盘的大字节序列时，您需要无缓冲的输出，并希望<强>避免在中间的第二个缓冲区中添加额外的拷贝<强>。p> 缓冲的输出流将把写入结果累积到中间缓冲区中，仅当累积了足够的数据（或请求了

flush（）

时）才将其发送到操作系统文件系统。这减少了文件系统调用的数量。由于在大多数平台上，文件系统调用可能非常昂贵（与short

memcpy

相比），因此在执行大量小写操作时，缓冲输出是一个巨大的优势。当您已经有大的缓冲区要发送时，无缓冲输出通常会更好——复制到中间缓冲区不会进一步减少操作系统调用的数量，并且会引入额外的工作

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无缓冲输出与确保数据到达磁盘无关；该功能由

flush（）

提供，可在缓冲流和非缓冲流上工作。无缓冲IO写入不能保证数据已到达物理磁盘——操作系统文件系统可以无限期地保留数据副本，如果需要，永远不要将数据写入磁盘。只有在调用

flush（）

时才需要将其提交到磁盘。（请注意，

close（）

将代表您调用

flush（）

。

调用

flush（）

会保证写入磁盘吗？我认为这只是将其传递到磁盘的缓冲区。您需要

O_SYNC

来确保写入。无缓冲IO可能会被写入磁盘。因此，winapi的术语为“无缓冲”（无中间缓冲区，但直接写入磁盘），您使用FILE_FLAG_no_BUFFERING和FILE_FLAG_WRITE_THROUGH调用CreateFile，以确保数据在每次写入后直接进行持久化。对于其他一些操作系统，我不知道。这个图表非常棒。值得一提的是，

文件

对象（流）的内部缓冲区与

fgets

所需的缓冲区参数完全不同。这让我困惑了好几个小时，然后我写了一些代码来解决它。质量保证