緩沖區

緩沖區是內存空間的一部分。也就是說，在內存空間中預留了一定的存儲空間，這些存儲空間用來緩沖輸入或輸出的數據，這部分預留的空間就叫做緩沖區。緩沖區根據其對應的是輸入設備還是輸出設備，分為輸入緩沖區和輸出緩沖區。

為什么要引入緩沖區

我們為什么要引入緩沖區呢？

比如我們從磁盤里取信息，我們先把讀出的數據放在緩沖區，計算機再直接從緩沖區中取數據，等緩沖區的數據取完后再去磁盤中讀取，這樣就可以減少磁盤的讀寫次數，再加上計算機對緩沖區的操作大大快于對磁盤的操作，故應用緩沖區可大大提高計算機的運行速度。

又比如，我們使用打印機打印文檔，由于打印機的打印速度相對較慢，我們先把文檔輸出到打印機相應的緩沖區，打印機再自行逐步打印，這時我們的CPU可以處理別的事情。現在您基本明白了吧，緩沖區就是一塊內存區，它用在輸入輸出設備和CPU之間，用來緩存數據。它使得低速的輸入輸出設備和高速的CPU能夠協調工作，避免低速的輸入輸出設備占用CPU，解放出CPU，使其能夠高效率工作。

緩沖區的類型

緩沖區 分為三種類型：全緩沖、行緩沖和不帶緩沖。

1、全緩沖

在這種情況下，當填滿標準I/O緩存后才進行實際I/O操作。全緩沖的典型代表是對磁盤文件的讀寫。

2、行緩沖

在這種情況下，當在輸入和輸出中遇到換行符時，執行真正的I/O操作。這時，我們輸入的字符先存放在緩沖區，等按下回車鍵換行時才進行實際的I/O操作。典型代表是鍵盤輸入數據。

3、不帶緩沖

也就是不進行緩沖，標準出錯情況stderr是典型代表，這使得出錯信息可以直接盡快地顯示出來。

緩沖區的刷新

下列情況會引發緩沖區的刷新:

1、緩沖區滿時；

2、執行flush語句；（flush：沖洗，沖走）

3、執行endl語句；（end line）

4、關閉文件。

可見，緩沖區滿或關閉文件時都會刷新緩沖區，進行真正的I/O操作。另外，在C++中，我們可以使用flush函數來刷新緩沖區（執行I/O操作并清空緩沖區），如：cout << flush; //將顯存的內容立即輸出到顯示器上進行顯示。刷新字面上的意思是用刷子刷，把原來舊的東西變新了，這里就是改變的意思，例如像緩沖區溢出的時候，多余出來的數據會直接將之前的數據覆蓋，這樣緩沖區里的數據就發生了改變。

endl控制符的作用是將光標移動到輸出設備中下一行開頭處，并且清空緩沖區。

cout < < endl;

相當于

cout < < ”\n”< < flush;

通過實例演示說明

1、文件操作演示全緩沖

創建一個控制臺工程，輸入如下代碼：

#include<fstream> using namespace std;int main(){//創建文件test.txt并打開ofstream outfile("test.txt");//向test.txt文件中寫入4096個字符’a’for(int n=0;n< 4096;n++){outfile << 'a';}//暫停，按任意鍵繼續system("PAUSE");//繼續向test.txt文件中寫入字符’b’，也就是說，第4097個字符是’b’outfile << 'b';//暫停，按任意鍵繼續system("PAUSE");return 0; }

上面這段代碼很容易理解，已經在代碼內部作了注釋。

編寫這段小代碼的目的是驗證WindowsXP下全緩沖的大小是4096個字節，并驗證緩沖區滿后會刷新緩沖區，執行真正的I/O操作。

編譯并執行，運行結果如下：

?

此時打開工程所在文件夾下的test.txt文件，您會發現該文件是空的，這說明4096個字符“a”還在緩沖區，并沒有真正執行I/O操作。敲一下回車鍵，窗口變為如下：

?

此時再打開test.txt文件，您就會發下該文件中已經有了4096個字符“a”。這說明全緩沖區的大小是4K（4096），緩沖區滿后執行了I/O操作，而字符“b”還在緩沖區。
再次敲一下回車鍵，窗口變為如下：

?

此時再打開test.txt文件，您就會發現字符“b”也在其中了。這一步驗證了文件關閉時刷新了緩沖區。

2、鍵盤操作演示行緩沖

先介紹getchar()函數。

函數原型：int getchar(void);

說明：當程序調用getchar()函數時，程序就等著用戶按鍵，用戶輸入的字符被存放在鍵盤緩沖區中，直到用戶按回車為止（回車字符也放在緩沖區中）。當用戶鍵入回車之后，getchar()函數才開始從鍵盤緩沖區中每次讀入一個字符。也就是說，后續的getchar()函數調用（有多少個字符就有多少次調用）不會等待用戶按鍵，而直接讀取緩沖區中的字符，直到緩沖區中的字符讀完后，才重新等待用戶按鍵。

不知道您明白了沒有，再通俗一點講，當程序調用getchar()函數時，程序就等著用戶按鍵，并等用戶按下回車鍵返回。期間按下的字符存放在緩沖區，第一個字符作為函數返回值。繼續調用getchar()函數，將不再等用戶按鍵，而是返回您剛才輸入的第2個字符；繼續調用，返回第3個字符，直到緩沖區中的字符讀完后，才等待用戶按鍵。

如果您還沒有明白，只能怨我表達能力有限，您可以結合以下實例體會。

創建一個控制臺工程，輸入如下代碼：

#include <iostream> using namespace std;int main() {char c;//第一次調用getchar()函數//程序執行時，您可以輸入一串字符并按下回車鍵，按下回車鍵后該函數才返回c=getchar();//顯示getchar()函數的返回值cout << c << endl;//暫停system("PAUSE");//循環多次調用getchar()函數//將每次調用getchar()函數的返回值顯示出來//直到遇到回車符才結束while((c=getchar())!='\n'){printf("%c",c);}//暫停system("PAUSE");return 0; }

這段小代碼也很簡單，同樣在代碼內部都有注釋。

getchar()函數的執行就是采用了行緩沖。第一次調用getchar()函數，會讓程序使用者（用戶）輸入一行字符并直至按下回車鍵 函數才返回。此時用戶輸入的字符和回車符都存放在行緩沖區。

再次調用getchar()函數，會逐步輸出行緩沖區的內容。

好了，本人表達能力有限，還是編譯運行程序，通過運行結果自己領會吧。

編譯運行程序，會提示您輸入字符，您可以交替按下一些字符，如下：

?

您一直按下去，您就會發現當您按到第4094個字符時，不允許您繼續輸入字符。這說明行緩沖區的大小也是4K。

此時您按下回車鍵，返回第一個字符’a’，如下圖：

?

繼續敲一下回車鍵，將緩沖區的其它的字符全部輸出，如下圖：

?

3、標準錯誤輸出不帶緩沖

如錯誤輸出時使用：

cerr<<”錯誤，請檢查輸入的參數!”;

這條語句等效于：

fprintf(stderr, ”錯誤，請檢查輸入的參數!”);

緩存（cache）

cache是一個非常大的概念。

一、CPU的Cache

CPU的Cache，它中文名稱是高速緩沖存儲器，讀寫速度很快，幾乎與CPU一樣。由于CPU的運算速度太快，內存的數據存取速度無法跟上CPU的速度，所以在cpu與內存間設置了cache為cpu的數據快取區。當計算機執行程序時，數據與地址管理部件會預測可能要用到的數據和指令，并將這些數據和指令預先從內存中讀出送到Cache。一旦需要時，先檢查Cache，若有就從Cache中讀取，若無再訪問內存，現在的CPU還有一級cache，二級cache。簡單來說，Cache就是用來解決CPU與內存之間速度不匹配的問題，避免內存與輔助內存頻繁存取數據，這樣就提高了系統的執行效率。

二、磁盤的Cache
磁盤也有cache，硬盤的cache作用就類似于CPU的cache，它解決了總線接口的高速需求和讀寫硬盤的矛盾以及對某些扇區的反復讀取。

三、瀏覽器的Cache

瀏覽器緩存（Browser Caching）是為了節約網絡的資源加速瀏覽，瀏覽器在用戶磁盤上對最近請求過的文檔進行存儲，當訪問者再次請求這個頁面時，瀏覽器就可以從本地磁盤顯示文檔，這樣就可以加速頁面的閱覽，并且可以減少服務器的壓力。這個過程與下載非常類似，不過下載是用戶的主動過程，并且下載的數據一般是長時間保存，游覽器的緩存的數據只是短時間保存，可以人為的清空

四、Cache的大小

同樣cache也有大小，例如現在市面上購買的CPU的cache越大，級數越多，CPU的訪問速度越快。cache在很多方面都有應用，就不一一列舉了。

緩存（cache）與緩沖(buffer)的主要區別

Buffer的核心作用是用來緩沖，緩和沖擊（對輸出設備的沖擊，包括磁盤、打印機、顯示器）。比如你每秒要寫100次硬盤，對系統沖擊很大，浪費了大量時間在忙著處理開始寫和結束寫這兩件事嘛。用個buffer暫存起來，變成每10秒寫一次硬盤，對系統的沖擊就很小，寫入效率高了，日子過得爽了。極大緩和了沖擊。

Cache的核心作用是加快取用的速度（加快讀取速度，包括CPU讀內存、內存讀磁盤、用戶通過瀏覽器請求資源）。比如你一個很復雜的計算做完了，下次還要用結果，就把結果放手邊一個好拿的地方存著，下次不用再算了。加快了數據取用的速度。

簡單來說就是buffer偏重于寫，而cache偏重于讀。

有時候大家要好好理解這些專有名詞字面上的意思，對理解這些概念有好處，緩沖：緩解沖擊，緩存：臨時存儲

總結

以上是生活随笔為你收集整理的什么是缓冲区（buffer），什么是缓存（cache）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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