cout的缓冲区如何工作？

Question

我几天前就知道cout有缓冲区，当我谷歌它时，据说缓冲区有点像堆栈，从右到左获取cout和printf的输出，然后将它们输出（到控制台或文件） ）从上到下。 这样，

a = 1; b = 2; c = 3;
cout<<a<<b<<c<<endl;
buffer：|3|2|1|<-   (take “<-” as a poniter)

output：|3|2|<-     (output 1)
        |3|<-       (output 2)
        |<-         (output 3)

然后我在下面写了一段代码，

#include <iostream> 
using namespace std; 
int c = 6;
int f() 
{   
    c+=1; 
    return c; 
} 

int main() 
{ 
     int i = 0; 
     cout <<"i="<<i<<" i++="<<i++<<" i--="<<i--<<endl; 
     i = 0;
     printf("i=%d i++=%d i--=%d\n" , i , i++ ,i-- );

     cout<<f()<<" "<<f()<<" "<<f()<<endl; 
     c = 6;
     printf("%d %d %d\n" , f() , f() ,f() );
     system("pause");
     return 0; 
}

在VS2005下，输出是

i=0 i++=-1 i--=0
i=0 i++=-1 i--=0
9 8 7
9 8 7

看来堆栈方式是对的~ 然而，我昨天读了C++ Primer Plus，据说cout从左到右工作，每次返回一个对象（cout），所以“这就是让你通过插入连接输出的功能”。 但从左到右的方式无法解释cout<

然后 Alnitak 告诉我，“<< 运算符实际上是 ostream& 运算符<<(ostream& os, int)，所以另一种写法是： 运算符<< (operator<<(operator<<(cout, a), b), c)"，

如果首先计算最右边的参数，则可以进行一些解释。

现在我对 cout 的缓冲区如何工作感到困惑，有人可以吗帮我？

Answer 1

你正在混合很多东西。 迄今为止：

• cout 的实现细节
• 链式调用
• 调用约定

尝试单独阅读它们。 并且不要一次性考虑所有这些。

printf("i=%d i++=%d i--=%d\n" , i , i++ ,i-- );

上面的行调用未定义的行为。 阅读常见问题解答 3.2。 请注意，您观察到的是函数调用约定以及特定实现（即您的实现）在堆栈中传递参数的方式的副作用。 如果您在其他机器上工作，则不能保证这是相同的。

我认为您将函数调用的顺序与缓冲混淆了。 当您有一个 cout 语句后跟多个插入 << 时，您实际上是在一个接一个地调用多个函数调用。 所以，如果你要写：

cout << 42 << 0;

它的真正意思是：你调用，

cout = operator<<(cout, 42)

然后在另一个调用中使用 return 来调用同一个运算符：

cout = operator<<(cout, 0)

你通过上面测试的内容不会告诉你任何内容cout' s 的内部表示。 我建议您查看头文件以了解更多信息。

Answer 2

正如一般提示一样，切勿在同一行中使用 i++ 和 i 或 i-- 的其他用法。

问题是函数参数可以按任何顺序求值，因此如果您的函数参数有任何副作用（例如递增和递减操作），您无法保证它们会按照您期望的顺序运行。 这是要避免的事情。

这种情况也是如此，类似于 cout 用法的实际扩展：

function1 ( function2 ( foo ), bar );

编译器可以在调用 function2 之前自由评估 bar，反之亦然。 例如，您可以保证 function2 将在调用 function1 之前返回，但不能保证它们的参数按特定顺序求值。

当您执行以下操作时，这会成为一个问题：

function1 ( function2 ( i++), i );

您无法指定“i”是在“i++”之前还是之后计算，因此您可能会得到与预期不同的结果，或者使用不同的编译器甚至同一编译器的不同版本得到不同的结果。

最重要的是，避免带有副作用的陈述。 仅当它们是该行中唯一的语句或者您知道仅修改同一变量一次时才使用它们。 （“行”表示单个语句加分号。）

Answer 3

您看到的是未定义的行为。

局部i和全局c在没有序列点的情况下多次加/减。 这意味着您获得的值可以是任何东西。 取决于编译器，也可能取决于处理器架构和内核数量。

cout 缓冲区可以被认为是队列，所以 Alnitak 是对的。

Answer 4

除了正确指出您看到未定义行为的其他答案之外，我想我会提到 std::cout 使用 std::streambuf 类型的对象> 进行内部缓冲。 基本上它是一个代表缓冲区的抽象类（大小特定于实现，对于无缓冲流缓冲区甚至可以为 0）。 std::cout 的编写方式是，当它“溢出”时，它会被刷新到 stdout。

事实上，您可以更改与 std::cout （或任何与此相关的流）关联的 std::streambuf。 如果您想做一些聪明的事情，例如使所有 std::cout 调用以日志文件或其他内容结束，这通常很有用。

正如 dirkgently 所说，您将调用约定与其他细节混淆了，它们与 std::cout 的缓冲完全无关。

Answer 5

此外，混合输出范例（printf 和 cout）是特定于实现的。