在C++中,每个I/O对象管理一个缓冲区,用于存储程序读写的数据。本文将对输出缓冲区的管理进行简单的讲解。
举一个简单的例子:
myOs << "Please enter a value: ";
系统将字符串字面值存储在与流myOs
关联的缓冲区中。(至于什么是流、缓冲区,可以阅读:C++ Primer Plus(Fifth Edition), Stephen Prata一书中的介绍)。下面几种情况将导致缓冲区的内容被刷新,即写入到真实的输出设备或者文件:
(1) 程序正常结束。作为main()
返回工作的一部分,将清空所有输出缓存区;
注意:
如果程序不正常结束,输出缓冲区将不会刷新。在尝试调试已经崩溃的程序时,通常会根据最后的输出找出程序发生错误的区域。如果崩溃出现在某个特定的输出语句后面,则可能是在程序的这个位置之后出错。
(2) 在一些不确定的时候,缓冲区可能已经满了,在这种情况下,缓冲区将会在写下一个值前刷新;
(3) 使用操作符显示地刷新缓冲区,例如行结束符std::endl
;
注意:
a) std::endl
操作符的作用有两个:输出一个换行符并刷新缓冲区。而C中经常使用的换行符
,并不具备刷新缓冲区的作用。
b) 如果仅因为缓冲区没有刷新,程序员将浪费大量时间跟踪调试并没有执行的代码。基于这个原因,输出时应更多使用std::endl
而非
,使用std::endl
则不必担心程序崩溃时输出是否悬而未决(即还留在缓冲区,未输出到设备中)。
c) 除了std::endl
操作符外,C++还提供了另外两种操作符:std::flush
和std::ends
,前者用于刷新流,但不会在输出中添加任何字符,后者比较少用到,会在缓冲区中插入空字符null
然后刷新。
std::cout << "Hello world!" << std::flush; // flushes the buffer; adds no data
std::cout << "Hello world!" << std::ends; // inserts a null, then flushes the buffer
std::cout << "Hello world!" << std::endl; // inserts a newline, then flushes the buffer
(4) 在每次输出操作完成后,使用unitbuf
操作符设置流的内部状态,从而清空缓冲区;
注意: 如果需要刷新所有输出,最好使用unitbuf
操作符。这个操作符会在每次执行完流输出时刷新流,并且不会在输出中添加任何字符:
std::cout << std::unitbuf << "first" << "second" << std::nounitbuf;
// equal to the follow:
std::cout << "first" << std::flush << "second" << std::flush;
其中,std::nounitbuf
是结束std::unitbuf
的作用,使输出流恢复到正常的、由系统管理的缓冲区刷新方式。
(5) 可将输出流与输入流关联tie
起来。在这种情况下,任何读输入流的尝试都将首先刷新其输出流关联的缓冲区。而标准库中提供了将std::cout
和std::cin
绑在一起的方法:tie
。
注意:
a) tie
函数可用istream
(例如:ifstream
)或ostream
(例如:ofstream
)对象调用,使用一个指向ostream
对象的指针形参。调用tie
函数时,将实参流绑在调用该函数的对象上。如果一个流调用tie
函数将其本身绑在传递给tie
的ostream
实参对象上,则该流上的任何I/O操作都会刷新实参所关联的缓冲区:
/* the library ties std::cin and std::cout */
std::cin.tie( &std::cout );
ostream *old_tie = std::cin.tie();
/*
break tie to std::cout, std::cout no longer flushed
when std::cin is read
*/
std::cin.tie( 0 );
/* restablish normal tie between std::cin and std::cout */
std::cin.tie( old_tie );
一个ostream
对象每次只能与一个istream
对象绑在一起。如果在调用tie
函数时传递实参0,则打破该流上已存在的捆绑。
b) 交互式系统通常应确保它们的输入和输出流是捆绑在一起的。这样做意味着可以保证任何输入,包括给用户的提示,都在试图读之前输出。
参考文献:《C++ Primer中文版(第四版)》,Stanley B. Lippman 等著。