标准IO-文件IO（缓冲区）
缓冲区
标准I/O中缓冲区是C语言标准库为优化文件读写效率而设计的内存机制，本质上就是一段由FILE结构体管理的内存。
缓冲区作用
通过临时内存暂存，批量处理，可以减少硬件IO的交互次数，提升程序效率；
缓冲区分类
| 缓冲区 | 说明 |
|---|---|
| 行缓冲 | 默认用于终端设备(stdout,stdin)，Linux缓冲区大小为1024kb |
| 全缓冲 | 默认用于文件(.txt)，Linux系统缓冲区大小为4096kb |
| 无缓冲 | 不使用临时内存暂存，直接写入硬件(如stderr)，无缓冲区大小为0 |
缓冲区刷新时机
行缓冲刷新时机
- 遇到换行符’\n’会刷新缓冲区
- 程序正常结束会刷新缓冲区
- 当文件关闭时会刷新缓冲区
- 在输入和输出切换时会刷新缓冲区
- 缓冲区写满时会刷新缓冲区
- 主动调用fflush函数会强制刷新缓冲区
全缓冲刷新时机
- 程序正常结束会刷新缓冲区
- 当文件关闭时会刷新缓冲区
- 在输入和输出切换时会刷新缓冲区
- 缓冲区写满会刷新缓冲区
- 主动调用fflush函数会强制刷新缓冲区
fflush函数
int fflush(FILE * stream)
作用：将指定流缓冲区尚未写入的内容，强制写入对应的输出设备，如(文件，终端等)中。
stream：指定要刷新缓冲区的流。
返回值：成功返回0,失败返回EOF并设置errno的值。
setbuf函数
void setbuf(FILE* stream, char *buf)
作用：设置指定文件流的缓存区
stream：设置缓冲存的文件流
buf：用户提供的缓存区指针，如果提供了，其大小至少是BUFSIZE字节，如果是NULL则会是无缓冲模式
setbuf函数允许设置两种方式的缓存
- 全缓存：如果buf指向一个大小大于0的缓存区，那么IO操作将使用全缓存模式。
- 无缓存：如果buf为NULL或大小是0,那么IO操作将使用无缓存模式。
setbuf函数注意事项
- 调用setbuf函数应该在打开任何文件流或者是任何IO操作之前，否则可能不会生效。
- 如果要使用自定义的缓冲区，确保缓冲区足够大，以避免缓冲区溢出。
- 当使用自定义缓冲区时，不要在buf指向的缓冲区被释放后在进行IO操作，以免导致未定义行为。
setvbuf函数
int setvbuf(FILE* stream, char* buf, int mode, size_t size)
作用：在setbuf的基础上，允许指定缓冲区模式和缓冲区大小，该函数必须在对stream的任何操作之前执行。
stream：要设置缓冲区的大小
buf：用户提供的缓冲区指针，如果为NULL,函数会自动分配一个大小为size的缓冲区
mode：缓冲区模式
size：缓冲区的大小(以字节为单位)
返回值：成功为0,失败非0值
mode的模式：
| 名称 | 说明 |
|---|---|
| _IOFBF | 全缓冲 |
| _IOLBF | 行缓冲 |
| _IONBF | 无缓冲 ，当为此模式时，忽略参数size |
setvbuf函数注意事项
- setvbuf必须在文件流执行任何读写操作之前调用，否则可能导致失败，或触发未定义行为；
- 若使用自定义缓冲区(buf != NULL)，需确保缓冲区大小size与实际需求匹配，若size过小，可能导致缓冲区溢出;若size过大，会浪费内存资源；
- 若使用自动分配缓冲区(buf != NULL),size需设置合理值(通常建议小于系统默认缓冲区大小，如BUFSIZE)，避免因缓冲区过小影响性能;
- 禁止在缓冲区被释放后对文件流执行IO操作，否则会触发未定义行为(如访问已释放内存导致系统崩溃)；
- 当mode为_IONBF时，size参数会被忽略(即设置非零值也会无效)，需避免size配置无缓冲模式;
- 不同系统对mode的支持可能有差异(如某些嵌入式环境不支持行缓冲 _IOLBF)，需根据实际平台验证行为;