标准输入／输出流的缓冲

本文内容大部分内容来自《Advanced Programming in the UNIX Environment》第5章第4节 Buffering。

题目：

下面的代码输出结果是什么？

class A
{
    private:
        int m_value;
    public:
        A(int value)
        {
            m_value = value;
        }
        void Print1()
        {
            printf("hello world");
        }
        void Print2()
        {
            printf("%d", m_value);
        }
};

int main(void)
{
    A* pA = NULL;
    pA->Print1();
    pA->Print2();

    return 0;
}

显然应该是，能正常执行Print1()而不能执行Print2()，也就是说，在程序崩溃之前至少应该能输出“hello world”。原因看这里

等一等，你可能会拷贝下来去编译执行一次，如果跟我一样在Mac下的话，你可能会发现不对劲的地方－为什么看不到Print1()的输出呢？为了确认答案，拷贝题目代码执行的结果中没有Print1()的输出，直接看到Print2()引用非法地址导致的错误：

Segmentation fault

那这是什么原因呢？

printf函数定义：

int  printf(const char * __restrict, ...)

它属于标准I/O库，标准I/O库提供了对输入输出的缓存以达到调用read和write次数最少的目的。嗯哼，“缓冲”是关键词，猜测Print1()的输出应该是被缓冲了吧。可具体是怎么缓冲的呢？

标准I/O库通过提供缓冲区，减少对于无缓冲的read和write方法的调用，增加效率。另一方面，缓冲区的存在也使得应用程序不用自己考虑最佳的读写块大小。不过，如上所见，缓冲区既是标准I/O库的便利之处，同时也是容易引起混乱的地方。标准I/O库提供三种缓冲方式：

完全缓冲，此种情形下，所有的I/O操作都在缓冲区被填满后才真正的发生；
行缓冲，只有当碰到换行符时才发生真正的I/O操作；
无缓冲，顾名思义，标准I/O库对I/O操作不做缓存。

ISO C对standard input、standard output以及standard error有以下规定：

当且仅当不指向交互设备时，standard input和standard output是完全缓冲的
Standard error不允许完全缓冲

这个模糊不清的标准根本没说实现的时候具体应该怎么做，当standard input指向交互设备时，它应该无缓冲还是行缓冲？Standard error不允许完全缓冲，那么实现的时候采用行缓冲还是无缓冲呢？大多数的实现遵循以下原则：

Standard error总是实现为无缓冲流；
除了standard error之外的其他流，倘若指向终端设备，则采取行缓冲。否则全部采用完全缓冲；

对默认的缓冲方式不满意的话，可以通过

void setbuf(FILE * __restrict, char * __restrict);
int  setvbuf(FILE * __restrict, char * __restrict, int, size_t);

两个函数更改缓冲区大小以及类型。

好了，既然知道内幕，现在修改main函数，把缓冲区设置成空试试

int main(void)
{
    setbuf(stdout, NULL);

    A* pA = NULL;
    pA->Print1();
    pA->Print2();

    return 0;
}

再执行，这次Print1()的输出能够正常显示。

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标准输入／输出流的缓冲