不带缓存的I/O和标准(带缓存的)I/O（经典）

先来看看不带缓存的I/O和标准(带缓存的)I/O都有那些
不带缓存的I/O:       read,write,open......
标准(带缓存的)I/O: fgets,fread,fwrite.....

这里使用两个对应的函数进行比较：
ssize_t write(int filedes, const void *buff, size_t nbytes)
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nobj, FILE *fp)

上面的buff和ptr都是指应用程序自己使用的buffer，实际上当需要对文件进行写操作时，都会先写到内核所设的缓冲存储器。如果该缓存未满，则并不将其排入输出队列，直到缓存写满或者内核再次需要重新使用此缓存时才将其排入磁盘I/O输入队列，再进行实际的I/O操作，也就是此时才把数据真正写到磁盘，这种技术叫延迟写。

如果我们直接用非缓存I/O对内核的缓冲区进行读写，会产生许多管理不善而造成的麻烦（如一次性写入过多，或多次系统调用导致的效率低下）。

标准(带缓存的)I/O为我们解决了这些问题，它处理很多细节，如缓冲区分配，以优化长度执行I/O等，更便于我们使用。

由于标准(带缓存的)I/O在系统调用的上一层多加了一个缓冲区，也因此引入了流的概念，在UNIX/Linux下表示为FILE*（并不限于 UNIX/Linux，ANSI C都有FILE的概念），FILE实际上包含了为管理流所需要的所有信息：实际I/O的文件描述符，指向流缓存的指针（标准I/O缓存，由malloc分 配，又称为用户态进程空间的缓存，区别于内核所设的缓存），缓存长度，当前在缓存中的字节数，出错标志等。

因此可知，不带缓存的I/O对文件描述符操作，带缓存的标准I/O是针对流的。

标准I/O对每个I/O流自动进行缓存管理（标准I/O函数通常调用malloc来分配缓存）。它提供了三种类型的缓存：
      1) 全缓存。当填满标准I/O缓存后才执行I/O操作。磁盘上的文件通常是全缓存的。
      2) 行缓存。当输入输出遇到新行符或缓存满时，才由标准I/O库执行实际I/O操作。stdin、stdout通常是行缓存的。
      3) 无缓存。相当于read、write了。stderr通常是无缓存的，因为它必须尽快输出。

一般而言，由系统选择缓存的长度，并自动分配。标准I/O库在关闭流的时候自动释放缓存。另外，也可以使用函数fflush()将流所有未写的数据送入（刷新）到内核（内核缓冲区），fsync()将所有内核缓冲区的数据写到文件（磁盘）。

在标准I/O库中也有引入缓存管理而带来的缺点--效率问题。例如当使用每次一行函数fgets和fputs时，通常需要复制两次数据：一次是在内 核和标准I/O缓存之间（当调用read和write时），第二次是在标准I/O缓存（通常系统分配和管理）和用户程序中的行缓存（fgets的参数就需 要一个用户行缓存指针）之间。

 

不管上面讲的到底懂没懂，记住一点：

    使用标准I / O例程的一个优点是无需考虑缓存及最佳I / O长度的选择，并且它并不比直接调用read、write慢多少。

带缓存的文件操作是标准C 库的实现，第一次调用带缓存的文件操作时 标准库会自动分配内存并且读出一段固定大小的内容存储在缓存中。所以以后每次的读写操作并不是针对硬盘上的文件直接进行的，而是针对内存中的缓存的。何时 从硬盘中读取文件或者向硬盘中写入文件有标准库的机制控制。不带缓存的文件操作通常都是系统提供的系统调用，更加低级，直接从硬盘中读取和写入文件，由于 IO瓶颈的原因，速度并不如意，而且原子操作需要程序员自己保证，但使用得当的话效率并不差。另外标准库中的带缓存文件IO 是调用系统提供的不带缓存IO实现的。

“术语不带缓冲指的是每个read和write都调用嗯内核中的一个系统调用。所有的磁盘I/O都要经过内核的块缓冲（也称内核的缓冲区高速缓 存），唯一例外的是对原始磁盘设备的I/O。既然read或write的数据都要被内核缓冲，那么术语“不带缓冲的I/O“指的是在用户的进程中对这两个 函数不会自动缓冲，每次read或write就要进行一次系统调用。“--------摘自

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Linux标准IO库缓存策略介绍

标准IO库操作是围绕着流来进行的，当我们通过fopen标准IO库函数打开一个文件，我们就使一个文件和一个IO流相关联。在这里我们把IO流和文件指针FILE*等同起来，因为所有针对IO流的操作都是通过FILE*指针来实现的。

    我们知道引入标准IO库的目的是为了提高IO的效率，避免频繁的进行read/write系统调用，而系统调用会消耗较多的资源。因此标准IO库引入了 IO缓存，通过累积一定量的IO数据后，然后集中写入到实际的文件中来减少系统调用，从而提高IO效率。标准IO库会自动管理内部的缓存，不需要程序员介 入。然而，也正是因为我们看不到标准IO库的缓存，有时候会给我们带来一定的迷惑性。这里介绍下标准IO库的缓存策略。

    一。标准I/O的缓存--标准输出为例：（这里都是指缺省情况下）

    1）当STDOUT连接到终端设备时，那么它就是行缓存的，也就是标准IO库没看到一个新行符 /n时就刷新一次缓存（即执行一次实际的输出操作）。这一特性可以通过如下测试代码来验证

   int main()
  {
      printf("This Line Should be Cached...");
      sleep(3);    //这时候在终端上是看不到任何输出
      printf("/nThis Line Should be Cached Again");  //这时候可以看到第一个printf的输出，因为被换行符刷新了
      sleep(3);  //这时候也只能看到一行输出，而看不到第二个printf输出的
      printf("This Line Should Not be Cached Again/n"); //这时候可以看到第二个和第三个printf的输出，因为被结尾的/n刷新
      sleep(3);
      getchar();
  }

  2）当STDOUT被重定向到一个具体文件时，那么标准输出是全缓存的，也就是说只有当输出缓存被塞满或者调用fflush或fclose时才会执行实际的写入操作，这里就不给出具体例子，可以通过freopen将STDOUT重定向到一个具体文件来进行测试。

   二。标准出错STDERR：为了尽快的看到出错信息，标准出错是不带任何缓存的