C语言入门 – 缓冲区 – LongGuan‘s home

概述

程序在内存空间中预留的一定的存储空间，用作缓冲输入或输出的数据，这部分预留的空间叫做缓冲区。

缓冲区根据对应的输入设备或者输出设备，分为输入缓冲区和输出缓冲区

为什么要有缓冲区

减少IO设备的操作
提高计算机运行速度

比如从磁盘内读取信息，先将读出的数据放在缓冲区，计算机再从缓冲区中读取数据，等到缓冲区的数据取完后再去磁盘中读取，可以有效减少磁盘的读写次数。因为计算机对于缓冲区的操作远快于磁盘的操作，所以可以很大程度上提高计算机的运行速度。

缓冲区的类型

全缓冲 Linux -- 1024字节
- 缓冲区填满后才会进行实际的IO操作
- 刷新方法
  - 缓冲区满刷新
  - 程序正常结束释放内存
行缓冲
- 在输入和输出中遇到换行符时才会执行真正的IO操作
- 刷新方法
  - 遇到\n换行符刷新缓冲区数据
  - 缓冲区满刷新
  - fflush()手动强制刷新缓冲区 //只对输出缓冲区有用
    - stdout标准输出 -- 屏幕
    - stdin标准输入 -- 键盘
    - stderr标准错误 -- 屏幕
无缓冲 perror()
- 将错误信息输出到屏幕上
缓冲区在程序正常退出后也会被释放，导致缓冲区中的数据刷新出来
文件IO中输入缓冲区和输出缓冲区公用同一段内存，这段缓存即被用作输入，也被用作输出
- 输入方法scanf()
- 输出方法printf()

//在Linux中实验
int main(){
  for (int i = 1; i <= 1025; i++){
    printf("X");
  }
  printf("@");
  sleep(3);
  return 0;
}

可以看到在打印了1024个x（缓冲区满）后，多出的一个x会放入缓冲区中等待刷新，等待3秒程序结束后’x@‘刷新出来。由此得到缓冲区在程序正常结束后也会被释放刷新数据。

缓冲区的切换

在缓冲区的类型中我们得知，在文件IO中，输入缓冲区和输出缓冲区公用一段内存，这会导致一些缓冲区刷新上的冲突

如果输入缓冲区在前
- scanf()函数等待用户输入，会阻塞后续的程序进行，只有当用户将数据输入输入缓冲区后，才能执行到后面的程序（缓冲区清空），所以数据不会被强制刷新

int num;
scanf("%d",&num);
printf("hello");

如果输出缓冲区在前
- printf()函数如果先调用，在输出缓冲区没有换行符的情况下，使用scanf()函数调用输入缓冲区，数据会被强制刷新，进入输入缓冲区中等待。

int num;
printf("hello");
scanf("%d",&num);

printf函数的使用

按照指定的字符串模板格式输出数据

%s	字符串格式
%d	整型（int）
%c	字符型（char）
%hd	短整型（short）
%hhd	字符型的ASCII码 char数据对应的ASCII
%f	单精度浮点型（float）
%lf	双精度浮点型（double）
%ld	长整型（long int）
%lld	长长整型（long long int）
%x	十六进制
%#x	带前缀的十六进制
%#o	带前缀的八进制
#o	八进制
%p	打印内存地址
%e	以科学计数法的方式将浮点数打印出来

字段宽度

输出的字符所占的终端的列数
- 用户可以指定宽度
  - 如果指定宽度为10，但是实际输出字符只有四个，那么剩余的6列用空格补齐
- 如果用户没有明确指定左对齐，默认采用右对齐

int a=10,b=30;  
float f = 3.141566;
printf("a:%#x\n",a);          //结果为0xa
printf("b:%10#x\n", x);       //结果为      0x14
printf("f=%f\n", f);          //结果为3.141566
printf("f=%.2f\n", f);        //结果为3.14

//输出多个数据
printf("a:%d, b:%d\n", a, b);
printf("a:%d, b:%d, f:%f\n", a, b, f);

scanf函数的使用

按照指定的字符串模板格式输入数据（与printf使用相同的格式控制符）

传入需要写入变量地址 & + 变量名

变量不作为左值时，一般都是读取其值的行为

目的是把数据写入到指定变量的内存中，而不是读取他的值

所以必须把变量的地址给scanf，此时就能通过变量的地址来找到这段内存并写入

scanf("%d, %d",&year, &month);

scanf中存在的问题

在scanf()中%d会自动识别空格 \n 回车并跳过
有返回值，返回值是表示成功写入几个成员变量
如果前面的输入中1输入了字符，会填入缓冲区传给下一个scanf

输入缓冲区的数据被刷新出来后进入程序中，不管是Scanf还是getchar发现程序内存储有剩余字符，都会直接读取残留的字符而不是重新接受用户的输入
实际开发中，每次输入后，都要清空缓冲区中刷新出来的残留
如果sancf(" \n") ,那么会吞掉键盘的回车，等到具有实意的数据进入缓冲区才能刷新。

int a,b;
int ret = scanf("%d%d",&a,&b); //输入12 13 或12   13 scanf可以正常识别，但是只能识别空格
printf("a == %d  b == %d 成功给%d个成员写入了数据" a, b ,ret);

char c;
scanf("%c",&c);

读取到了换行符

字符串格式控制符只能接受一个单词而不是一个完整的句子

char str[100];
scanf("%s",str); //数组比较特殊，不需要写取地址符
printf("%s\n", str);

解决方法
- %[^\n] 除了换行全都要

char str[100];
scanf("%[^\n]",str); //除了换行全都要
printf("%s\n", str);

getchar函数

从标准输入中读取一个字符，并返回一个int类型的值。这个返回值是读取字符的ASCII码值

    int num = getchar();
    printf("%c \n", num);
    num = getchar();
    printf("%c \n", num);
    num = getchar();
    printf("%c \n", num);
    num = getchar();
    printf("%c \n", num);