缓冲区机制
根据应用程序对文件的访问方式，即是否存在缓冲区，对文件的访问可以分为带缓冲区的操作和非缓冲区的文件操作：
-
a）带缓冲区文件操作：高级标准文件I/O操作(eg：C库定义的fwrite和fread已经printf函数)，将会在用户空间中自动为正在使用的文件开辟内存缓冲区。
-
b）非缓冲区文件操作：低级文件I/O操作(eg:系统接口read和write)，读写文件时，不会开辟对文件操作的缓冲区，直接通过系统调用对磁盘进行操作(读、写等)，当然用于可以在自己的程序中为每个文件设定缓冲区。
缓冲类型
标准I/O提供了3种类型的缓冲区。
- 1、全缓冲区：这种缓冲方式要求填满整个缓冲区后才进行I/O系统调用操作。对于磁盘文件的操作通常使用全缓冲的方式访问。第一次执行I/O操作时，ANSI标准的文件管理函数通过调用malloc函数获得需要使用的缓冲区，默认大小为8192。
- 2、行缓存区：在这种情况下，当在输入和输出中遇到换行符时，标准I/O库函数将会执行系统调用操作。当所操作的流涉及一个终端时（例如标准输入和标准输出），使用行缓冲方式。因为标准I/O库每行的缓冲区长度是固定的，所以只要填满了缓冲区，即使还没有遇到换行符，也会执行I/O系统调用操作，默认行缓冲区的大小为1024。
- 3、 无缓冲区：无缓冲区是指标准I/O库不对字符进行缓存，直接调用系统调用。标准出错流stderr通常是不带缓冲区的，这使得出错信息能够尽快地显示出来。
缓冲区存在的意义
主要的意义就是为了提高cpu的效率。
- 输入端。假如没有缓冲区，我们要从磁盘中读取数据，有几个字符，CPU就要读写几次，CPU是高速率的，而读取是低速率的，这样做会降低CPU的效率。相反如果将数据都存在缓冲区里面，等要读取的时候就可以一次性读取多数的数据。大大地提高了CPU的效率。
- 输出端。假如要将数据打印出来，打印机是低速的，CPU是高速的。将数据放入缓冲区，避免数据被分为多次打印，就此解放了CPU，使它能去处理其他任务。
了解了以上知识点之后我们来看一段代码：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
const char *msg0="hello printf\n";
const char *msg1="hello fwrite\n";
const char *msg2="hello write\n";
printf("%s", msg0);
fwrite(msg1, strlen(msg0), 1, stdout);
write(1, msg2, strlen(msg2));
fork();
return 0;
}
程序运行结果：
但是如果我们将程序运行结果重定向到我们自己创建的文件myfile中，看结果：
我们可以发现printf和fwrite（库函数）都输出了两次，而write（系统调用）只输出了一次，为什么呢，我们可以知道肯定与fork()有关，但具体有什么关系，我们来解释一下：
- 首先我们之前介绍了存在3种缓冲类型，分别是全缓冲，行缓冲，无缓冲。
- 一般C库函数写入文件时都是属于全缓冲的，而写入显示器属于行缓冲。
- printf和fwrite是属于C库函数，是自带缓冲区的，当他们的输出被重定向入普通文件时，数据的缓冲区由行缓冲变为全缓冲。
- 之前我们也提过，全缓冲模式中的数据不会立即刷新，而是在缓冲区满了之后才会刷新，因此在fork函数之后都不会刷新数据，依旧存放在缓冲区中。
- 但是fork函数之后，创建了子进程，父子进程的数据会发生写时拷贝，所以当父进程准备刷新数据时，此时发生写时拷贝，子进程也会拷贝一份父进程缓冲区中的数据，随着缓冲区刷新，父子进程分别打印出一份数据，于是有了两份数据。
- write没有变化，说明write不存在缓冲区，属于系统调用
综上所述： printf fwrite 库函数会自带缓冲区，而 write 系统调用没有带缓冲区。另外，我们这里所说的缓冲区，都是用户级缓冲区。其实为了提升整机性能，OS也会提供相关内核级缓冲区，不过不再我们讨论范围之内。那这个缓冲区谁提供呢？ printf fwrite 是库函数， write 是系统调用，库函数在系统调用的“上层”， 是对系统调用的“封装”，但是 write 没有缓冲区，而 printf fwrite 有，足以说明，该缓冲区是二次加上的，又因为是C，所以由C标准库提供。
