读写函数中的系统调用

Question

我读过教科书（Unix环境下的高级编程）

本章中描述的函数通常称为无缓冲 I/O，与我们在第 5 章中描述的标准 I/O 例程相反。术语无缓冲意味着每次读取或写入都会调用一个内核中的系统调用。 这些无缓冲 I/O 函数不是 ISO C 的一部分，而是 POSIX.1 和 Single UNIX 规范的一部分。

我对无缓冲一词感到困惑，意思是每次读取或写入都会调用内核中的系统调用。

读写函数是

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);

我没发现他们的参数有什么特别之处，哪个参数是系统调用？

Answer 1

系统调用很昂贵，因此标准 IO 库尽可能地推迟它们，例如通过内部缓冲输出。当它不能再缓冲时，它最终会调用一个系统调用。

此缓冲区通常与FILE 指针相关联，因此经验法则是采用FILE * 的函数进行缓冲，而采用原始int 文件描述符的函数进行系统调用。这只是一个约定，仅此而已。

Posix 命名法尝试在标准 IO 例程前加上 f，例如 fwrite，而原始系统调用是 write（fopen 与 open 等相同）。参数有一点特别之处，就是在名字里。

Answer 2

通常，那些是系统调用。 可以想象，它们可能只是一个使用其他系统调用来完成工作的普通函数（例如，read 调用一组底层较小的操作），UNIX 及其兄弟倾向于映射一个一对一。

但无缓冲 I/O 的基本思想是不进行缓存。

当您以非缓冲方式读取和写入数据时，数据会立即发送到底层或从底层检索（系统调用暗示）。

相比之下，与 缓冲 方法相比，可以在写入之前缓存数据，或者可以读取比预期需要 更多的数据，这两者都可以提高效率。

例如看下面的（伪代码）writebuffered：

def internal buffer size 1024 initially empty
def function writebuffered, accepts data:
    for each char in data:
        if internal buffer is full:
            write internal buffer
            empty internal buffer
        append char to internal buffer

你可以看到它只会在内部缓冲区已满时进行系统调用（write），从而减少整体系统调用。显然，您不会在现实生活中一次处理一个字符，但处理较大块的行为会使代码不必要地复杂化。这里的目的只是为了显示缓冲。

同样，在读取（例如，27 个字符）时，系统调用可能会获得更大的数量（例如 1K）并将其保存在预读缓冲区中以备后用，因为您可能想要阅读更多。

那么稍后读取，假设它小于或等于1K - 27 字节，就不必进行另一个系统调用来获取数据，它可以从预读缓冲区中获取它。