Unbuffered low-level IO and Buffered high-level IO

[align=center]Unbuffered low-level IO and Buffered high-level IO[/align]
1，概述
Unix提供的函数如read，write等都属于Unbuffered IO函数。
Standard IO提供的函数如fread，fwrite都属于Buffered IO函数。Standard IO的底层都是调用read，write来实现的。
2，Unbuffered
Unbuffered意味着每次调用read，write都引起内核的一个系统调用，将对文件进行实际的读写。
3，Buffered
Buffer为了最少次数的调用read，write函数，从而提升性能。

Stream	Buffering type
Stderr	Always unbufferer
Streams referring to a Terminal (interactive) device	Line Bufferer
All other streams	Full Buffer

4，例子
[1] 父进程发送消息给子进程，子进程读取消息后返回，父进程等待子进程结束
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
pid_t pid ;
int fd[2] ;
int rtn ;

pipe( fd ) ;
pid = fork() ;
if ( pid == 0 ) { // child
close ( fd[1] ) ;
char info[56]= { 0 } ;
dup2( fd[0] , STDIN_FILENO ) ;
//read( fd[0] , info , 56 ) ;
read( STDIN_FILENO , info , 56 ) ; ß读取父进程发送的信息
printf("child from parent: %s/n" , info);
close ( fd[0] ) ;

return 0 ;
} else { // parent
char * pstr = "parent send to child : " ;

close( fd[0] ) ;
dup2( fd[1] , STDOUT_FILENO ) ;
printf("%s" ,pstr ); ß如果没有fflush调用的话，child将在read处阻塞
fflush( stdout ) ; ß因为是fully buffered
/* 管道中一个进程的输出，作为下一个进程的输入，大概就是使用这种方式 */
//write( fd[1] , pstr , strlen("parent: send to child/n") ) ;
//write( STDOUT_FILENO , pstr , strlen("parent: send to child/n") ) ;
// 如果使用以上任意一种的话，将没有阻塞现象，因为是unbuffered的

waitpid( pid , &rtn , 0) ; ß等待child结束
close ( fd[1] ) ;
}

return 0 ;
}

[2]
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>

int glob = 6 ;
char buf[] = "a write to stdout/n";

int main(void) {
pid_t pid;
int var = 88 ;
// write是unbuffered
write(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf)-1) ;
printf("before fork/n"); ß line buffered，如果和interactive terminal连接的话
ß否则就是fully buffered

if ((pid = fork()) < 0) {
printf("fork error");
return (-1) ;
} else if (pid == 0) { // child
glob++;
var++;
} else { // parent
sleep(2);
}

printf("pid = %d, glob = %d, var = %d/n", getpid(), glob, var);
return (0);
}
程序的运行结果为：

$ ./a.out

a write to stdout

before fork

pid = 430, glob = 7, var = 89

pid = 429, glob = 6, var = 88

$ ./a.out > temp.out

$ cat temp.out

a write to stdout

before fork

pid = 432, glob = 7, var = 89

before fork

pid = 431, glob = 6, var = 88

解释一下：
[1] write是unbuffered，所以在执行fork时，已经输出到stdout中了。
[2] 直接执行时，stdout和interactive terminal相连接，所以是line buffered。Printf执行后，就被输出到stdout中了。因为字符串以换行符结束。
[3] 输出重定向执行时，stdout被重定向为文件temp.out。所以是fully buffered。Printf执行后，并没有输出到stdout中。后面执行了fork，输出缓冲区也被拷贝到了child中。在parent，child中，再执行printf时，实际是向输出缓冲区追加内容。当parent或child结束时，输出缓冲区的内容被flush。

由于这些问题很subtle，所以我们要特别注意这方面的问题。