前言

在C++中，输入输出流（IO流）是程序与外部设备（如屏幕、文件）交互的桥梁。为了提高效率，输出流通常会使用缓冲区暂存数据，避免每次输出都直接访问设备带来的性能开销。

正文

输出缓冲区的作用与刷新机制

每个输出流对象都维护一个缓冲区，用于暂存待输出的数据。程序执行输出语句时，数据首先写入缓冲区，而非立即写入设备或文件。缓冲区的存在显著提升了程序性能，减少了对硬件设备的频繁访问。

缓冲区何时被刷新（即数据真正写到输出设备或文件）？

主要有以下几种情况：

• 程序正常结束（如main函数返回）时，系统自动刷新缓冲区。
• 缓冲区满时，自动触发刷新。
• 使用特定操纵符显式刷新，如endl、flush和ends。
• 通过unitbuf操纵符设置流的状态，使每次输出后自动刷新。
• 输入流与输出流关联时，读取输入流会先刷新关联的输出流缓冲区。

刷新输出缓冲区

刷新操纵符：

• endl：输出换行符并刷新缓冲区。
• flush：仅刷新缓冲区，不输出额外字符。
• ends：输出空字符并刷新缓冲区。

示例：

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cout << "hello" << endl;  // 输出hello和换行，刷新缓冲区
cout << "hello" << flush; // 输出hello，刷新缓冲区但不换行
cout << "hello" << ends;  // 输出hello和空字符，刷新缓冲区

unitbuf操纵符

通过unitbuf可以设置流为“每次输出后立即刷新缓冲区”的模式，适合需要实时输出的场景。对应的nounitbuf则恢复默认的缓冲策略。

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cout << unitbuf;   // 开启自动刷新
cout << "data";    // 输出后立即刷新
cout << nounitbuf; // 恢复默认缓冲

需要注意的是，标准错误流cerr默认启用了unitbuf，保证错误信息及时输出。

[!note]

如果程序异常终止（崩溃），缓冲区不会被刷新，可能导致部分输出丢失。

总结

输出缓冲区是C++ IO库中提升性能的重要机制，但合理管理缓冲区的刷新同样关键。通过使用endl、flush、ends等操纵符，或利用unitbuf设置自动刷新，可以确保程序输出及时、准确。

《C++ Primer》