（1）：C++之自定義的input緩沖區

?? 原文鏈接：http://hi.baidu.com/nicker2010/item/d0c4cd2a7caf27c4ddf69aeb

input stream用三個指針維護一個read緩沖區，這些指針可以透過eback(),gptr(),egptr()獲得
??? 1.eback()(意思是 end back)是緩沖區的起始位置，或者回退區的尾端，如果不采取特殊措施，
????? 字符最多只能被回退到這個位置
??? 2.gptr()(意思是 get pointer)是當前的讀取位置
??? 3.egptr()(意思是 end get pointer)是input buffer的尾端

??? 函數sungetc()(由input stream的unget()調用)或者
??? sputbackc()(由input? stream的putback()調用)
??? 可以用來存儲stream緩沖區最后一次讀取前的狀態

??? 函數sgetc()和sbumpc()可以讀取一個字符。二者的差別在于：后者會讓讀取指針前進，而前者不會

??? 如果緩沖區讀取完畢(gptr() == egptr()),就不再有可用字符了，此時對緩沖區就必須重新獲得補給
??? 這項工作可以由虛函數 underflow()完成，它會負責讀取數據

??? 如果沒有字符，函數sbumpc()會調用虛函數uflow(),而uflow()的缺省行為就是調用underflow()，
??? 并移動(前進)讀取指針。基類basic_streambuf中對underflow()的缺省行為是返回EOF

??? 函數sgetn()用于一次讀取多個字符，這個函數把任務交給xsgetn()，
??? 后者的缺省做法是多美歌字符調用sbumpc().我們可以改進xsgetn()來優化對多個字符的讀取

??? 對input緩沖區，要么就必須建立一個緩沖區，要么就至少實現underflow()和uflow()
??? 任何一個具備字符讀取功能的stream緩沖區，都必須實現underflow()

??? 成員函數setg()可以建立一個read緩沖區，它有三個參數：
??? 1.一個指針，指向緩沖區頭部(eback())
??? 2.一個指針，指向當前讀取位置(gptr())
??? 3.一個指針，指向緩沖區尾部(egptr())

??? 下面就實現一個我們自定義的input stream buffer：

extern "C" {int read(int fd,char* buf,int num); } class InBuffer : public std::streambuf { protected:static const int bufferSize = 10; ///緩沖區大小char buffer[bufferSize]; public:/**建立read緩沖區，完全清空*/InBuffer(){setg(buffer+4,buffer+4,buffer+4);} protected:virtual int_type underflow(){if(gptr() < egptr())return *gptr();int numPutback = gptr()-eback();if(numPutback > 4) numPutback=4;/**把緩沖區最后幾個字符移到頭部，便于回退*/std::memcpy(buffer+(4-numPutback), gptr()-numPutback, numPutback);int num = read(0,buffer+4,bufferSize-4); ///讀取數據if(num <= 0) return EOF;setg(buffer+(4-numPutback),buffer+4,buffer+4+num);return *gptr();} };void testMyInputBuffer() {InBuffer buf;std::istream in(&buf);char c;for(int i=0;i<20;++i){in.get(c);cout<<c<<flush;if(i == 10){in.unget(); ///放回2個字符，即第9,10個字符被打印兩次in.unget();}}cout<<endl; }

（2）：C++對緩沖區的理解

摘自：http://www.vckbase.com/document/viewdoc/?id=1897

什么是緩沖區
緩沖區又稱為緩存，它是內存空間的一部分。也就是說，在內存空間中預留了一定的存儲空間，這些存儲空間用來緩沖輸入或輸出的數據，這部分預留的空間就叫做緩沖區。
緩沖區根據其對應的是輸入設備還是輸出設備，分為輸入緩沖區和輸出緩沖區。

為什么要引入緩沖區
我們為什么要引入緩沖區呢？
比如我們從磁盤里取信息，我們先把讀出的數據放在緩沖區，計算機再直接從緩沖區中取數據，等緩沖區的數據取完后再去磁盤中讀取，這樣就可以減少磁盤的讀寫次數，再加上計算機對緩沖區的操作大大快于對磁盤的操作，故應用緩沖區可大大提高計算機的運行速度。
又比如，我們使用打印機打印文檔，由于打印機的打印速度相對較慢，我們先把文檔輸出到打印機相應的緩沖區，打印機再自行逐步打印，這時我們的CPU可以處理別的事情。
現在您基本明白了吧，緩沖區就是一塊內存區，它用在輸入輸出設備和CPU之間，用來緩存數據。它使得低速的輸入輸出設備和高速的CPU能夠協調工作，避免低速的輸入輸出設備占用CPU，解放出CPU，使其能夠高效率工作。

緩沖區的類型
緩沖區 分為三種類型：全緩沖、行緩沖和不帶緩沖。
1、全緩沖
在這種情況下，當填滿標準I/O緩存后才進行實際I/O操作。全緩沖的典型代表是對磁盤文件的讀寫。
2、行緩沖
在這種情況下，當在輸入和輸出中遇到換行符時，執行真正的I/O操作。這時，我們輸入的字符先存放在緩沖區，等按下回車鍵換行時才進行實際的I/O操作。典型代表是鍵盤輸入數據。
3、不帶緩沖
也就是不進行緩沖，標準出錯情況stderr是典型代表，這使得出錯信息可以直接盡快地顯示出來。
緩沖區的刷新
下列情況會引發緩沖區的刷新:
1、緩沖區滿時；
2、執行flush語句；
3、執行endl語句；
4、關閉文件。
可見，緩沖區滿或關閉文件時都會刷新緩沖區，進行真正的I/O操作。另外，在C++中，我們可以使用flush函數來刷新緩沖區（執行I/O操作并清空緩沖區），如：
cout<<flush; //將顯存的內容立即輸出到顯示器上進行顯示

endl控制符的作用是將光標移動到輸出設備中下一行開頭處，并且清空緩沖區。
cout<<endl;
相當于
cout<<”\n” <<flush;

通過實例演示說明

1、文件操作演示全緩沖
創建一個控制臺工程，輸入如下代碼：

#include <fstream>using namespace std;int main(){ //創建文件test.txt并打開ofstream outfile("test.txt"); //向test.txt文件中寫入4096個字符’a’for(int n=0;n<4096;n++){outfile<<'a';} //暫停，按任意鍵繼續system("PAUSE"); //繼續向test.txt文件中寫入字符’b’，也就是說，第4097個字符是’b’outfile<<'b'; //暫停，按任意鍵繼續system("PAUSE");return 0;}

上面這段代碼很容易理解，已經在代碼內部作了注釋。
編寫這段小代碼的目的是驗證WindowsXP下全緩沖的大小是4096個字節，并驗證緩沖區滿后會刷新緩沖區，執行真正的I/O操作。

編譯并執行，運行結果如下：

此時打開工程所在文件夾下的test.txt文件，您會發現該文件是空的，這說明4096個字符“a”還在緩沖區，并沒有真正執行I/O操作。敲一下回車鍵，窗口變為如下：

此時再打開test.txt文件，您就會發下該文件中已經有了4096個字符“a”。這說明全緩沖區的大小是4K（4096），緩沖區滿后執行了I/O操作，而字符“b”還在緩沖區。
再次敲一下回車鍵，窗口變為如下：

此時再打開test.txt文件，您就會發現字符“b”也在其中了。這一步驗證了文件關閉時刷新了緩沖區。

2、鍵盤操作演示行緩沖
先介紹getchar()函數。
函數原型：int getchar(void);
說明：當程序調用getchar()函數時，程序就等著用戶按鍵，用戶輸入的字符被存放在鍵盤緩沖區中，直到用戶按回車為止（回車字符也放在緩沖區中）。當用戶鍵入回車之后，getchar()函數才開始從鍵盤緩沖區中每次讀入一個字符。也就是說，后續的getchar()函數調用不會等待用戶按鍵，而直接讀取緩沖區中的字符，直到緩沖區中的字符讀完后，才重新等待用戶按鍵。
不知道您明白了沒有，再通俗一點講，當程序調用getchar()函數時，程序就等著用戶按鍵，并等用戶按下回車鍵返回。期間按下的字符存放在緩沖區，第一個字符作為函數返回值。繼續調用getchar()函數，將不再等用戶按鍵，而是返回您剛才輸入的第2個字符；繼續調用，返回第3個字符，直到緩沖區中的字符讀完后，才等待用戶按鍵。
如果您還沒有明白，只能怨我表達能力有限，您可以結合以下實例體會。

創建一個控制臺工程，輸入如下代碼：

#include <iostream>using namespace std;int main(){char c;//第一次調用getchar()函數//程序執行時，您可以輸入一串字符并按下回車鍵，按下回車鍵后該函數才返回c=getchar(); //顯示getchar()函數的返回值cout<<c<<endl; //暫停system("PAUSE"); //循環多次調用getchar()函數//將每次調用getchar()函數的返回值顯示出來//直到遇到回車符才結束while((c=getchar())!='\n'){printf("%c",c);} //暫停system("PAUSE");return 0;}

這段小代碼也很簡單，同樣在代碼內部都有注釋。
getchar()函數的執行就是采用了行緩沖。第一次調用getchar()函數，會讓程序使用者（用戶）輸入一行字符并直至按下回車鍵 函數才返回。此時用戶輸入的字符和回車符都存放在行緩沖區。
再次調用getchar()函數，會逐步輸出行緩沖區的內容。
好了，本人表達能力有限，還是編譯運行程序，通過運行結果自己領會吧。

編譯運行程序，會提示您輸入字符，您可以交替按下一些字符，如下：
?
您一直按下去，您就會發現當您按到第4094個字符時，不允許您繼續輸入字符。這說明行緩沖區的大小也是4K。
此時您按下回車鍵，返回第一個字符’a’，如下圖：

繼續敲一下回車鍵，將緩沖區的其它的字符全部輸出，如下圖：

3、標準錯誤輸出不帶緩沖
如錯誤輸出時使用：

cerr<<”錯誤，請檢查輸入的參數!”;

這條語句等效于：
fprintf(stderr, ”錯誤，請檢查輸入的參數!”);

好了，就說到這吧，祝您好運，希望能對您有所幫助。

（3）：內存日志系統

原文鏈接：http://www.cnblogs.com/JefferyZhou/archive/2010/07/06/1771802.html

在第一篇中主要由討論日志的需求以及接口設計，這里闡述一下各個部分的實現過程。在設計過程中我們把整個系統分為三個部分：模塊buffer, 線程buffer, 和內存日志系統接口。

首先我們需要明確的是我們的寫入是正對線程來說，不同線程需要在不同的內存段進行寫入操作，而線程內的寫入操作是針對模塊而來的。所以正在的寫入操作在模塊buffer里面，這里我們直接實現 一個前面設計的模塊buffer：

//模塊buffer template<int nMaxBuffLen = MEMLOGSYS_MAX_BUFFE_LEN> classIModuleBufferImp { public:typedefunsigned int size_t;staticconst unsigned int m_snMaxBuffLen = nMaxBuffLen;voidWriteLog( constchar* szBufferCache) //寫日志{WriteLog_Imp(GetTimeSting().c_str());WriteLog_Imp(szBufferCache);WriteLog_Imp("\n");}constchar* GetMemLog() //獲取當前模塊的日志信息{m_Buffer[m_snMaxBuffLen] = 0;returnm_Buffer;}constchar* GetModuleName()const{returnm_szModuleName;}staticIModuleBufferImp* CreateModuleBuffer(constchar* pszModuleName){IModuleBufferImp* pModuleBuffer =new IModuleBufferImp(pszModuleName);returnpModuleBuffer;}staticvoid DestroyModuleBuffer(IModuleBufferImp* pModuleBuffer){SAFE_DELETE(pModuleBuffer);}staticstd::string GetTimeSting(){tm* pTimeStruct = Time::GetLOCALTime();charszTempBuffer[128] = {0};sprintf_s(szTempBuffer,"%.2d.%.2d.%.2d:%.2d:%.2d:%.10d ",pTimeStruct->tm_mon,pTimeStruct->tm_mday,pTimeStruct->tm_hour,pTimeStruct->tm_min,pTimeStruct->tm_sec, GetTickCount());returnstd::string(szTempBuffer);} protected:explicitIModuleBufferImp(constchar* pszModuleName){if(pszModuleName){sprintf_s(m_szModuleName, MEMLOGSYS_MAX_MODULENAME_LEN-1,"%s", pszModuleName);m_szModuleName[MEMLOGSYS_MAX_MODULENAME_LEN-1] = 0;}else{memset(m_szModuleName, 0, MEMLOGSYS_MAX_MODULENAME_LEN);sprintf_s(m_szModuleName, MEMLOGSYS_MAX_MODULENAME_LEN-1,"%s", MEMLOGSYS_DEFAULT_MODULENAME);}m_WriteOffSet = 0; memset(m_Buffer, 0, m_snMaxBuffLen);}~IModuleBufferImp(){;}boolWriteLog_Imp(constchar* pszLog){if(pszLog){intlen = strlen(pszLog);if(len >= m_snMaxBuffLen) //超過最大值了{returnfalse;} if(m_WriteOffSet + len > m_snMaxBuffLen){ memcpy(m_Buffer+m_WriteOffSet, pszLog, m_snMaxBuffLen - m_WriteOffSet);memcpy(m_Buffer,pszLog + (m_snMaxBuffLen - m_WriteOffSet), len-m_snMaxBuffLen + m_WriteOffSet);}else{memcpy(m_Buffer+m_WriteOffSet, pszLog, len);}m_WriteOffSet += len;if(m_WriteOffSet >= m_snMaxBuffLen){m_WriteOffSet -= m_snMaxBuffLen;}returntrue;}returnfalse;}private:IModuleBufferImp(constIModuleBufferImp& rstIModuleBuffer){;}; //禁用IModuleBufferImp& operator = (constIModuleBufferImp& rstIModuleBuffer) {;};//禁用charm_szModuleName[MEMLOGSYS_MAX_MODULENAME_LEN];intm_WriteOffSet;charm_Buffer[m_snMaxBuffLen + 1]; };

上面我們提供了一個簡單的工廠函數來創建模塊buffer，?并置拷貝構造函數和賦值構造函數為私有防止惡意拷貝。

在上面的實現過程中，有幾個小細節需要注意:

　　1。 我們是需要一個線程安全的寫入類，所以在類的實現中不能出現任何多線程共享的可寫字段。

　　2。 線程Buffer 是一個循環日志，必須保證最后記錄的完整性，以及記錄的循環可讀性，

?? ? ? ? ? ?必須在寫入記錄的時候保證字符串結尾的0不屏蔽，數組中的有效內容。也就是在Write_Imp()里面用的是memcpy, 當然也可以使用 sprintf 系列，

?? ? ? ? ? ?(讀者也可以自行改為使用sprintf系列，如果使用sprintf系列需要仔細閱讀相關文檔, 比如 sprintf_s 保證最后給你加一個 0， 超過緩沖區會報錯獲設置錯誤標志位 : 這里有一個小tips，sprintf_s ,不僅在你的緩沖區里面輸入內容，而且在后面加一個0，不僅加一個0，還會對0后面的有效緩沖區拿來做其他用途)

?? ? 3。 為了保證不破壞任何有效的完整記錄，以及循環可讀性，申請的緩沖區必須比可寫緩沖區多一個字節用來存字符串結束符.

?? ? 4。 把構造函數定義為保護，提供一個簡單工廠函數，這里把緩沖區定義為一個數組，而不是一個動態申請的空間，然后，這個時候工廠函數全部是new出的模塊buff，所有你定義任何大小的緩沖區，只要不操作當前系統最大可申請內存數量就不會出現錯誤。

?

Sign Clown 2010.7.6 0:59 HDPY

大概實現就是上面了。后面另外兩個部分，線程buff，系統管理接口的具體實現，會陸續展示。

[本文原創，轉載請注明出處，在文章末尾提供原文鏈接http://www.cnblogs.com/JefferyZhou/，否則一旦發現，將按字節每人民幣收費，絕不論價]

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++:数据流和缓冲区的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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