C语言中的输入输出流和缓冲区（重点）详解

导读：

C语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是scanf()与printf()。

scanf()： 从标准输入设备(键盘)读取数据，并将值存放在变量中。
printf()： 将指定的文字/字符串输出到标准输出设备(屏幕)。注意宽度输出和精度
输出控制。 C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出。

如上的简图￣□￣｜｜ OK，我们接下来进入正题：

1. 流是什么?

“流”即是流动的意思，是物质从一处向另一处流动的过程，是对一种有序连续且具有方向性的数据（ 其单位可以是bit,byte,packet ）的抽象描述。

“流”:是指信息从外部输入设备（如键盘）向计算机内部（如内存）输入和从内存向外部输出设备（显示器）输出的过程。这种输入输出的过程被形象的比喻为“流”。  

它的特性是：有序连续、具有方向性。

2.对输入输出缓冲区的理解：

1.为什么要引入缓冲区

例如，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。

2.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 标准输入(stdin) 和 标准输出(stdout) 。

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。

3.缓冲区的大小

如果我们没有自己设置缓冲区的话，系统会默认为标准输入输出设置一个缓冲区，这个缓冲区的大小通常是 512个字节 的大小。

缓冲区大小由 stdio.h 头文件中的宏 BUFSIZ 定义，如果希望查看它的大小，包含头文件，直接输出它的值即可：printf("%d", BUFSIZ);

缓冲区的大小是可以改变的，也可以将文件关联到自定义的缓冲区，详情可以查看 setvbuf()和 setbuf() 函数。

4.缓冲区的刷新（清空）

下列情况会引发缓冲区的刷新：
缓冲区满时 ； 行缓冲区遇到回车时 ； 关闭文件 ； 使用特定函数刷新缓冲区 。

5.结合缓冲区深度谈谈C语言getchar()

先来看一下 getchar() ，其原型为： int getchar(void);

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 。打个比方，键盘缓冲区就像是一条水管连着你的程序，程序调用getchar()函数用户输入字符就相当于往水管里注水，这个水注多少取决于你输入多少，当你按回车停止注水时，getchar()函数才会开始从键盘缓冲区，也就是我们的水管里取水，那每次只会读一个字符也就是每次取一定量的水，当你在这之后继续调用getchar()函数时，会接着在水管里取上次没用完的水，因为你的水管没清空（缓冲区的刷新），那这个阶段就不用你再输入了，因为一调用getchar()函数就有水可取嘛，直到水管里没水了，你还调用getchar()函数，那这个时候你就得注水了也就是程序会等你按键。

通俗一点说，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。
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。

请看下边这个例子：

运行结果如下：

再把程序做微小改变:

运行结果：

上面第二次打印时不是2而是空格，你应该想到为什么了吧？读者可以结合上文再多思考。

总结：
以上就是这篇文章的全部内容了，希望可以对大家的学习具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流。