無緩衝 vs 緩衝 I/O

想像從井邊把水搬回家。你可以每次想喝一口就拿杯子來回跑——很多趟，每一口都費好大力氣。或者你可以一次裝滿一個水桶，回到家再從桶裡倒杯子——較少趟，省力的是那個桶。無緩衝 I/O 是杯子；緩衝 I/O 是水桶。

無緩衝（原始）I/O 意指直接對檔案描述符呼叫系統呼叫 read() 與 write()。每次呼叫都從你的程式跨入核心——一次有實際成本的上下文切換——並且剛好搬移你要求的位元組。用這種方式一次一個位元組地寫檔案，就是每個位元組一個系統呼叫，慢得殘酷。緩衝 I/O 由 C 標準函式庫的 stdio 提供，它把描述符包進一個 FILE 物件（一個 FILE 指標，FILE *）並保有一塊記憶體中的緩衝區。你使用 fopen()、fread()、fwrite()、fgetc()、fputc()、fprintf()、fclose()。當你寫入時，位元組堆積在緩衝區裡；只有當它滿了（或你 flush 或 close）時，函式庫才對核心做一次大的 write()。當你讀取時，函式庫用一次 read() 抓一大塊，再從緩衝區把小片交給你。你的許多操作於是變成零個系統呼叫。

為何重要：這是日常檔案處理中最重要的效能區別。一般檔案工作通常該用緩衝 stdio，因為它把成千上萬個微小的系統呼叫變成寥寥幾個大的。但緩衝在你與核心之間多加了一層：你「寫」出去的資料可能還躺在使用者空間的緩衝區裡、還沒到磁碟，直到一次 flush——這會嚇到用 print 敘述除錯的人，也關乎持久性。當你需要精確掌控、精準時機，或正在跟裝置對話時，就改用原始的 read()/write()。