Question

我注意到，在Windows上，每当我发出一个奇数长度的无缓冲fread（）请求时，它都会分为2个请求（通过procmon观察）：

a）为我要求的长度1感到恐惧

b）最后一个字节2字节的读取

这具有明显的性能开销，例如2个内核请求而不是一个。

示例代码在Windows 10上运行：

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
    FILE* pFile;
    char* buffer;

    pFile = fopen(argv[0], "rb");

    setbuf(pFile, nullptr);

    size_t len = 3;
    buffer = (char*)malloc(sizeof(char)*len);

    if (len != fread(buffer, 1, len, pFile)) { fputs("Reading error", stderr); exit(3); }

    free(buffer);
    fclose(pFile);
    return 0;
}

这会导致以下procmon报告的呼叫：

ReadFile c：\ work \ cpptry \ Debug \ cpptry.exe成功偏移量：0，长度：2，优先级：正常

ReadFile c：\ work \ cpptry \ Debug \ cpptry.exe成功偏移量：2，长度：2

Windows似乎无法向文件系统发出奇数大小的请求。这是怎么回事？

Answer 1

这是实现工件。

MS CRT会保留所有FILE的缓冲，即使您告诉它不要这样做也是如此。而是将文件缓冲区设置为内部缓冲区，并保留两个字节的空间。这样可以保留一个代码路径而不是两个，并且简化了fgetc和fputc中快速路径的实现。

#define fgetc(_stream) (--(_stream)->_cnt >= 0 ? 0xff & *(_stream)->_ptr++ : _filbuf(_stream))

有些人可能会被缓冲区的大小所困扰（准无缓冲时为2个字节），但是在_fread_nolock_s函数中我们可以找到优化方法女巫试图绕过文件缓冲区直接将缓冲区大小的倍数直接读取到目标。

请参见CRT来源中的fread.c：

/* calc chars to read -- (count/streambufsize) * streambufsize */
nbytes = (unsigned)(count - count % streambufsize);
...
nread = _read_nolock(_fileno(stream), data, nbytes);

因为文件缓冲区的大小等于2，所以偶数字节直接读取到目标，最后一个字节通过文件缓冲区。有时，可能需要先将缓冲区中的某些字节转移到目的地，然后才能进行优化读取。

奖金：缓冲区大小总是强制为2的倍数。

请参见setvbuf.c：

/*
 * force size to be even by masking down to the nearest multiple
 * of 2
 */
size &= (size_t)~1;
...
/*
 * CASE 1: No Buffering.
 */
if (type & _IONBF) {
        stream->_flag |= _IONBF;
        buffer = (char *)&(stream->_charbuf);
        size = 2;
}

上面的代码段来自VC 2013 CRT。

用于Universal CRT 10.0.17134的比较摘要

read.cpp

unsigned const bytes_to_read = stream_buffer_size != 0
    ? static_cast<unsigned>(maximum_bytes_to_read - maximum_bytes_to_read % stream_buffer_size)
    : maximum_bytes_to_read;
...
int const bytes_read = _read_nolock(_fileno(stream.public_stream()), data, bytes_to_read);

setvbuf.cpp

// Force the buffer size to be even by masking the low order bit:
size_t const usable_buffer_size = buffer_size_in_bytes & ~static_cast<size_t>(1);
...
// Case 1:  No buffering:
if (type & _IONBF)
{
    return set_buffer(stream, reinterpret_cast<char*>(&stream->_charbuf), 2, _IOBUFFER_NONE);
}

以及VC 6.0（1998）中的摘要

read.c

/* calc chars to read -- (count/bufsize) * bufsize */
nbytes = ( bufsize ? (count - count % bufsize) : count );
nread = _read(_fileno(stream), data, nbytes);

setvbuf.c

/*
 * force size to be even by masking down to the nearest multiple
 * of 2
 */
size &= (size_t)~1;
...
/*
 * CASE 1: No Buffering.
 */
if (type & _IONBF) {
    stream->_flag |= _IONBF;
    buffer = (char *)&(stream->_charbuf);
    size = 2;
}

为什么将奇数大小的读取请求一分为二？

1 个答案: