标准IO的缓冲问题

    在看APU时，第8章进程时，

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int globalvar = 6;
char buf[] = "a write to stdout
";

int main ( int argc, char *argv[] )
{
    int var;
    pid_t pid;

    var = 88;

    if ( write(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf)-1)  != sizeof(buf)-1)
    {
        perror("write");
        return -1;
    }

    printf("before fork
");
    //fflush(stdout);
    if ( ( pid = fork() ) < 0 )
    {
        perror("fork");
        return -1;
    }
    else if ( pid == 0 )
    {
        globalvar++;
        var++;
    }
    else
    {
        sleep(2);
    }

    printf("pid = %ld, glob = %d, var = %d
", (long)getpid(), globalvar, var);
    return 0;
} 

编译执行程序，得到：

thomas@thomas-laptop:~/test/apu$ ./a
a write to stdout
before fork
pid = 3210, glob = 7, var = 89
pid = 3209, glob = 6, var = 88

换一个方式执行，将程序执行结果重定向到一个文件:

thomas@thomas-laptop:~/test/apu$ ./a > out
thomas@thomas-laptop:~/test/apu$ cat out
a write to stdout
before fork
pid = 3312, glob = 7, var = 89
before fork
pid = 3311, glob = 6, var = 88

发现前后2此结果不一样，第一个printf输出了2次，这是因为printf是属于标准IO，他的输出是带缓冲的，程序上面使用write进行输出却不会这样，write是不带缓冲的。

缓冲的目的是尽量减少对write read的调用，以达到提高IO效率的目的，比如连续的多个printf，如果不带缓冲，势必每调用一次printf就得进行一次系统调用，调用wirte(STDOUT_FILENO,buf, sizeof(buf))，如果申请一块内存，先将printf的输出内容存放在这块内存里面，等到这块内存满了再调用write进行输出，这么一来就大大减少了系统调用。

　　标准I/O提供了三种类型的缓冲：
1、全缓冲。这种情况下，在填满标准I/O缓冲区后才进行实际I/O操作。对于驻留在磁盘上的文件通常是由标准I/O库实施全缓冲。一个流上执行第一次I/O操作时，相关标准I/O函数通常调用malloc获得需使用的缓冲区。
术语冲洗说明I/O缓冲区的写操作。缓冲区可由标准I/O例程自动冲洗，或者可以调用函数fflush冲洗一个流。值得引起注意的是在UNIX环境 中，flush有两种意思。在标准I/O库方面，flush意味着将缓冲区中的内容写到磁盘上。在终端驱动程序方面flush表示丢弃已存储在缓冲区中的数据。
2、行缓冲。在这种情况下，当在输入和输出中遇到换行符时，标准I/O库执行I/O操作。这允许我们一次输出一个字符，但只有在写了一行之后才进行实际I/O操作。当流涉及一个终端时，通常使用行缓冲。
对于行缓冲有两个限制。第一，因为标准I/O库用来收集每一行的缓冲区的长度是固定的，所以只要填满了缓冲区，那么即使没有写一个换行符，也进行I/O操 作。第二，任何时候只要通过标准I/O库要求从a一个不带缓存的流，或者b一个行缓冲的流得到输入数据，那么就会造成冲洗所有行缓冲输出流。在b中带了一 个在括号中的说明，其理由是，所需的数据可能已在缓冲区中，他并不需求在需要数据时才从内核读数据。很明显，从不带缓冲的一个流中进行输入要求当时从内核得到数据。
3、不带缓冲。标准I/O库不对字符进行缓冲存储。例如，如果用I/O函数fputs写15个字符到不带缓冲的流中，则该函数很可能用write系统调用函数将这些字符立即写至相关联的打开文件中。
标准出错流stderr通常是不带缓冲的，这就使得出错信息可以尽快显示出来，而不管它们是否含有一个换行符。

　　执行./a时，由于是在一个shell终端中执行，所以printf是行缓冲，这样一来遇到了‘ ’就立即输出了，但是如果使用./a > out进行重定向，此时是上面蓝色字体那种情况，所有执行的是全缓冲，明显它的输出肯定还不至于填满缓冲区，所以fork前并不会输出，而是缓冲到了标准IO库malloc出来的一片内存里面，经过fork，这片区域在子进程里面生成了一个副本(fork会将父进程的堆栈区，数据段，bss段进行复制，生成拷贝，它们只共享代码段，而mallc位于堆上)，等到程序执行结束时，全缓冲才输出，这样一来就出现了2个"before fork"。