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C++ Primer the fourth Edition

Posted by – September 28, 2011

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C++编程对缓冲区的理解(转载)

Posted by – October 16, 2010

C++编程对缓冲区的理解
韩耀旭

什么是缓冲区
缓冲区又称为缓存,它是内存空间的一部分。也就是说,在内存空间中预留了一定的存储空间,这些存储空间用来缓冲输入或输出的数据,这部分预留的空间就叫做缓冲区。
缓冲区根据其对应的是输入设备还是输出设备,分为输入缓冲区和输出缓冲区。

为什么要引入缓冲区
我们为什么要引入缓冲区呢?
比如我们从磁盘里取信息,我们先把读出的数据放在缓冲区,计算机再直接从缓冲区中取数据,等缓冲区的数据取完后再去磁盘中读取,这样就可以减少磁盘的读写次数,再加上计算机对缓冲区的操作大大快于对磁盘的操作,故应用缓冲区可大大提高计算机的运行速度。
又比如,我们使用打印机打印文档,由于打印机的打印速度相对较慢,我们先把文档输出到打印机相应的缓冲区,打印机再自行逐步打印,这时我们的CPU可以处理别的事情。
现在您基本明白了吧,缓冲区就是一块内存区,它用在输入输出设备和CPU之间,用来缓存数据。它使得低速的输入输出设备和高速的CPU能够协调工作,避免低速的输入输出设备占用CPU,解放出CPU,使其能够高效率工作。

缓冲区的类型
缓冲区 分为三种类型:全缓冲、行缓冲和不带缓冲。
1、全缓冲
在这种情况下,当填满标准I/O缓存后才进行实际I/O操作。全缓冲的典型代表是对磁盘文件的读写。
2、行缓冲
在这种情况下,当在输入和输出中遇到换行符时,执行真正的I/O操作。这时,我们输入的字符先存放在缓冲区,等按下回车键换行时才进行实际的I/O操作。典型代表是键盘输入数据。
3、不带缓冲
也就是不进行缓冲,标准出错情况stderr是典型代表,这使得出错信息可以直接尽快地显示出来。
缓冲区的刷新
下列情况会引发缓冲区的刷新:
1、缓冲区满时;
2、执行flush语句;
3、执行endl语句;
4、关闭文件。
可见,缓冲区满或关闭文件时都会刷新缓冲区,进行真正的I/O操作。另外,在C++中,我们可以使用flush函数来刷新缓冲区(执行I/O操作并清空缓冲区),如:
cout<<flush; //将显存的内容立即输出到显示器上进行显示

endl控制符的作用是将光标移动到输出设备中下一行开头处,并且清空缓冲区。
cout<<endl;
相当于
cout<<”\n” <<flush;

通过实例演示说明

1、文件操作演示全缓冲
创建一个控制台工程,输入如下代码:

#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
//创建文件test.txt并打开
ofstream outfile("test.txt");
//向test.txt文件中写入4096个字符’a’
for(int n=0;n<4096;n++)
{
outfile<<'a';
}
//暂停,按任意键继续
system("PAUSE");
//继续向test.txt文件中写入字符’b’,也就是说,第4097个字符是’b’
outfile<<'b';
//暂停,按任意键继续
system("PAUSE");
return 0;
}

上面这段代码很容易理解,已经在代码内部作了注释。
编写这段小代码的目的是验证WindowsXP下全缓冲的大小是4096个字节,并验证缓冲区满后会刷新缓冲区,执行真正的I/O操作。

编译并执行,运行结果如下:

此时打开工程所在文件夹下的test.txt文件,您会发现该文件是空的,这说明4096个字符“a”还在缓冲区,并没有真正执行I/O操作。敲一下回车键,窗口变为如下:

此时再打开test.txt文件,您就会发下该文件中已经有了4096个字符“a”。这说明全缓冲区的大小是4K(4096),缓冲区满后执行了I/O操作,而字符“b”还在缓冲区。
再次敲一下回车键,窗口变为如下:

此时再打开test.txt文件,您就会发现字符“b”也在其中了。这一步验证了文件关闭时刷新了缓冲区。

2、键盘操作演示行缓冲
先介绍getchar()函数。
函数原型:int getchar(void);
说 明:当程序调用getchar()函数时,程序就等着用户按键,用户输入的字符被存放在键盘缓冲区中,直到用户按回车为止(回车字符也放在缓冲区中)。当 用户键入回车之后,getchar()函数才开始从键盘缓冲区中每次读入一个字符。也就是说,后续的getchar()函数调用不会等待用户按键,而直接 读取缓冲区中的字符,直到缓冲区中的字符读完后,才重新等待用户按键。
不知道您明白了没有,再通俗一点讲,当程序调用getchar()函数时, 程序就等着用户按键,并等用户按下回车键返回。期间按下的字符存放在缓冲区,第一个字符作为函数返回值。继续调用getchar()函数,将不再等用户按 键,而是返回您刚才输入的第2个字符;继续调用,返回第3个字符,直到缓冲区中的字符读完后,才等待用户按键。
如果您还没有明白,只能怨我表达能力有限,您可以结合以下实例体会。

创建一个控制台工程,输入如下代码:

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
char c;
//第一次调用getchar()函数
//程序执行时,您可以输入一串字符并按下回车键,按下回车键后该函数才返回
c=getchar();
//显示getchar()函数的返回值
cout<<c<<endl;
//暂停
system("PAUSE");
//循环多次调用getchar()函数
//将每次调用getchar()函数的返回值显示出来
//直到遇到回车符才结束
while((c=getchar())!='\n')
{
printf("%c",c);
}
//暂停
system("PAUSE");
return 0;
}

这段小代码也很简单,同样在代码内部都有注释。
getchar()函数的执行就是采用了行缓冲。第一次调用getchar()函数,会让程序使用者(用户)输入一行字符并直至按下回车键 函数才返回。此时用户输入的字符和回车符都存放在行缓冲区。
再次调用getchar()函数,会逐步输出行缓冲区的内容。
好了,本人表达能力有限,还是编译运行程序,通过运行结果自己领会吧。

编译运行程序,会提示您输入字符,您可以交替按下一些字符,如下:

您一直按下去,您就会发现当您按到第4094个字符时,不允许您继续输入字符。这说明行缓冲区的大小也是4K。
此时您按下回车键,返回第一个字符’a’,如下图:

继续敲一下回车键,将缓冲区的其它的字符全部输出,如下图:

3、标准错误输出不带缓冲
如错误输出时使用:

cerr<<”错误,请检查输入的参数!”;

这条语句等效于:
fprintf(stderr, ”错误,请检查输入的参数!”);

好了,就说到这吧,祝您好运,希望能对您有所帮助。

Linux下C取得磁盘空间信息

Posted by – August 11, 2010

#include “sys/vfs.h”

struct statfs * buf;
int b = statfs( “/dev”, buf );

if ( ! b )  {
printf( “free space: %u Kbytes”, buf->f_bfree * 4 );
}
else {
printf( ” Failed “);
}

Refers to:

http://blog.chinaunix.net/u1/44301/showart_2086603.html

先说statfs结构:

#include <sys/vfs.h>    /* 或者 <sys/statfs.h> */

int statfs(const char *path, struct statfs *buf);
int fstatfs(int fd, struct statfs *buf);

参数:
path: 位于需要查询信息的文件系统的文件路径名。
fd: 位于需要查询信息的文件系统的文件描述词。
buf:以下结构体的指针变量,用于储存文件系统相关的信息

struct statfs {
long    f_type;     /* 文件系统类型  */
long    f_bsize;    /* 经过优化的传输块大小  */
long    f_blocks;   /* 文件系统数据块总数 */
long    f_bfree;    /* 可用块数 */
long    f_bavail;   /* 非超级用户可获取的块数 */
long    f_files;    /* 文件结点总数 */
long    f_ffree;    /* 可用文件结点数 */
fsid_t  f_fsid;     /* 文件系统标识 */
long    f_namelen;  /* 文件名的最大长度 */
};

statfs结构中可用空间块数有两种f_bfree和 f_bavail,前者是硬盘所有剩余空间,后者为非root用户剩余空间,ext3文件系统给root用户分有5%的独享空间,所以这里是不同的地方。 这里要强调的是每块的大小一般是4K。因此,要实现与df结果一致的就得在获得块数上乘以4,这样已用、可用、总块数就可以实现。如果还要实现百分比一 致,那么要注意的是,df命令获得是整数百分比,没有小数,这里使用的进一法,而不是四舍五入法。所以在程序里直接+1取整。

下面是实现的一个例子:(home目录为一个独立分区)

#include <stdio.h>
#include <sys/vfs.h>

int main()
{
struct statfs sfs;
int i = statfs(“/home”, &sfs);
int percent = (sfs.f_blocks – sfs.f_bfree ) * 100 / (sfs.f_blocks – sfs.f_bfree + sfs.f_bavail) + 1;
printf(“/dev/sda11            %ld    %ld  %ld   %d%% /home\n”,
4*sfs. f_blocks, 4*(sfs.f_blocks – sfs.f_bfree),      4*sfs.f_bavail, percent);
system(“df /home “);
return 0;

}

执行结果:
leave@LEAVE:~/test$ gcc -o df df.c
leave@LEAVE:~/test$ ./df
/dev/sda11            42773008    540356  40059864   2% /home
文件系统           1K-块        已用     可用 已用% 挂载点
/dev/sda11            42773008    540356  40059864   2% /home
leave@LEAVE:~/test$