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- 一、缓冲区图解
- 二、自定义实现文件操作函数
- 三、强制刷新内核缓冲区（fsync）
提到文件缓冲区这个概念我们好像并不陌生，但是我们对于这个概念好像又是模糊的存在脑海中，之间我们在介绍c语言文件操作已经简单的提过这个概念，今天我们不妨深入理解什么是文件缓冲区
一、缓冲区图解
二、自定义实现文件操作函数
通过自己实现库中的一些文件操作函数更加深入的理解文件缓冲区
自定义实现的myopen和库里面的open功能大致相同。mywrite和write大致相同。myclose和close大致相同，
通过自定义实现这些系统接口，可以更加深入的了解文件在进行读写的时候系统做了哪些事情。
mystdio.h
1 #pragma once2 3 #include<stdio.h>4 5 #define NUM 10246 #define BUFF_NONE 0x17 #define BUFF_LINE 0x28 #define BUFF_ALL 0x49 10 typedef struct MY_FILE11 {12 int fd;13 int flags; //flush method 刷新方式14 char outputbuffer[NUM]; //缓冲区15 int current;16 17 }MY_FILE;18 19 MY_FILE* my_fopen(const char* path,const char* mode);20 21 size_t my_fwrite(const void* ptr,size_t size,size_t nmemb,MY_FILE* stream);22 23 int my_fflush(MY_FILE* fp); 24 25 int my_fclose(MY_FILE*fp);mystdio.c
1 #include "mystdio.h"2 #include<string.h>3 #include<sys/types.h>4 #include<sys/stat.h>5 #include<fcntl.h>6 #include<unistd.h>7 #include<malloc.h>8 #include<assert.h>9 10 //fopen("xxx","a");11 MY_FILE* my_fopen(const char* path,const char* mode)12 {13 //1.识别标志位14 int flag=0;15 if(strcmp(mode,"r")==0)flag|=O_RDONLY;16 else if(strcmp(mode,"w")==0)flag|=(O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC);17 else if(strcmp(mode,"a")==0)flag|=(O_CREAT | O_WRONLY | O_APPEND);18 else{19 //other operator "r+" ,"w+" "a+"20 }21 //2.尝试打开文件22 mode_t m=0666; //文件权限23 int fd=0;24 if(flag & O_CREAT)fd=open(path,flag,m);25 else fd=open(path,flag);26 27 if(fd<0)return NULL; //打开文件失败28 29 //3.给用户返回MY_FILE对象,需要构建30 MY_FILE* mf= (MY_FILE*)malloc(sizeof(MY_FILE));31 if(mf==NULL)32 {33 close(fd); //创建结构体失败，关闭文件，返回NULL 34 return NULL;35 }36 37 //4.初始化MY_FILE对象38 mf->fd = fd;39 mf->flags=0;40 mf->flags |= BUFF_LINE;41 memset(mf->outputbuffer,'\0',sizeof(mf->outputbuffer));42 mf->current=0;43 //mf->outputbuffer[0]=0; //初始化缓冲区44 45 //5.返回打开的文件46 return mf;47 }48 49 50 int my_fflush(MY_FILE* fp)51 {52 //将用户层缓冲区中的数据，通过系统调用接口，冲刷给OS53 assert(fp);54 write(fp->fd,fp->outputbuffer,fp->current);55 //...56 fp->current=0;57 return 0;58 }60 //返回实际写入的字节数61 size_t my_fwrite(const void* ptr,size_t size,size_t nmemb,MY_FILE* stream)62 {63 //1.缓冲区如果已经满了，直接写入 64 if(stream->current==NUM)my_fflush(stream);65 66 //2.根据缓冲区剩余情况，进行数据拷贝67 size_t user_size= size*nmemb; //要写入多少数据68 size_t my_size=NUM-stream->current; //缓冲区还剩多少空间69 70 int writen=0;71 if(my_size>=user_size)72 {73 //缓冲区剩余空间可以容纳要写入的数据74 memcpy(stream->outputbuffer+stream->current,ptr,user_size);75 //3.更新计数器字段76 stream->current += user_size;77 writen=user_size;78 }else79 {80 memcpy(stream->outputbuffer+stream->current,ptr,my_size);81 //3.更新计数器字段82 stream->current+=my_size;83 writen=my_size;84 }85 86 //3.开始计划刷新
87 //不发生刷新的本质就是不进行IO，不进行系统调用，所以my_write函数会调用非常快，数据暂时保存在缓冲区 中88 //可以在缓冲区积压多份数据，统一进行刷新 本质：就是一次IO可以IO更多的数据，提高IO效率89 if(stream->flags & BUFF_ALL) 90 {91 if(stream->current==NUM)my_fflush(stream); //全缓冲92 }else if(stream->flags & BUFF_LINE)93 {94 if(stream->outputbuffer[stream->current-1]=='\0')my_fflush(stream);95 }else{}96 return writen;97 }98 99
100 int my_fclose(MY_FILE*fp)
101 {
102 assert(fp);
103 //1.冲刷缓冲区
104 if(fp->current>0)
105 {
106 my_fflush(fp);
107 }
108 //2.关闭文件
109 close(fp->fd);
110 //3.释放堆空间
111 free(fp);
112 //4.指针置为NULL
113 fp=NULL;
114 return 0;
115 }
main.c
1 #include"mystdio.h"2 #include<unistd.h>3 #include<string.h>4 5 #define MYFILE "log.txt"6 7 int main()8 {9 MY_FILE* fp=my_fopen(MYFILE,"w");10 if(fp==NULL)return 1;11 12 13 const char* msg="hello my write";14 int cnt=5;15 //操作文件16 while(cnt)17 {18 char buffer[1024];19 snprintf(buffer,sizeof(buffer),"%s:%d\n",msg,cnt--); 20 size_t size=my_fwrite(buffer,strlen(buffer),1,fp);21 sleep(1);22 printf("当前成功写入%lu个字节\n",size);23 }24 my_fclose(fp);25 return 0;26 }运行结果
三、强制刷新内核缓冲区（fsync）
将文件缓冲区的内容强制刷新到文件中。
