C++中为什么按两次ctrl+D才能结束标准I/O

　　参考资料：

　　https://www.douban.com/group/topic/127062773/

　　今天学习了C++语言的标准I/O，也就是std::cin和std::cout，但是我发现当系统在读取标准的输入后需要按两次ctrl+D或者按一次回车再按一次ctrl+D才能结束标准I/O，翻阅相关资料后我把这个问题研究透彻了记录在此。（使用类Unix系统，所以EOF是ctrl+D，windows上可能是ctrl+Z）

　　首先我们必须知道一个概念：缓冲区，缓冲区是干什么的？

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　　我们为什么要引入缓冲区？

　　比如我们从磁盘里取信息，我们先把读出的数据放在缓冲区，计算机再直接从缓冲区中取数据，等缓冲区的数据取完后再去磁盘中读取，这样就可以减少磁盘的读写次数，再加上计算机对缓冲区的操作大大快于对磁盘的操作，故应用缓冲区可大大提高计算机的运行速度。

　　又比如，我们使用打印机打印文档，由于打印机的打印速度相对较慢，我们先把文档输出到打印机相应的缓冲区，打印机再自行逐步打印，这时我们的CPU可以处理别的事情。现在您基本明白了吧，缓冲区就是一块内存区，它用在输入输出设备和CPU之间，用来缓存数据。它使得低速的输入输出设备和高速的CPU能够协调工作，避免低速的输入输出设备占用CPU，解放出CPU，使其能够高效率工作。　　

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　　缓冲区的种类？

1. 全缓冲：在这种情况下，当填满标准I/O缓存后才进行实际I/O操作。全缓冲的典型代表是对磁盘文件的读写。
2. 行缓冲：在这种情况下，当在输入和输出中遇到换行符时，执行真正的I/O操作。这时，我们输入的字符先存放在缓冲区，等按下回车键换行时才进行实际的I/O操作。典型代表是键盘输入数据。
3. 不带缓冲：也就是不进行缓冲，标准出错情况stderr是典型代表，这使得出错信息可以直接尽快地显示出来。

　　我们研究的对象是键盘的输入，也就是行缓冲了，下面用一个例子说明问题：

#include <iostream>

/*
 * Simple main function:
 * Read several numbers and write their sum
 */
int main()
{
	int sum = 0, val = 1;
	while(std::cin >> val){
		sum += val;
	}
	std::cout << "The sum is " << sum << std::endl;
	return 0;
}

　　在这个例子中我们从标准输入中取值，赋给val，当赋给val的值是可用的值时，while循环继续，否则打破循环。

　　读者可以试验一下这两种情况：

　　1.运行程序之后输入1 2 3然后按回车键，此时程序不结束，再按ctrl+D键，也就是输入EOF，程序给出输出6。

　　2.运行程序之后输入1 2 3 (注意3后面我多输入一个空格，上面那个例子我不输入)然后按ctrl+D，没反应，再按ctrl+D，程序输出6。

　　我们用学到的缓冲区的知识细致细致再细致地分析这个过程：

　　第一种情况：

　　输入1 2 3，此时缓冲区是这样的：'1' '空格' '2' '空格' '3'，因为行缓冲，输入回车后'1' '空格' '2' '空格' '3' '回车'被送给CPU，也就是送给while了，while拿到数据后很高兴，按照空格和回车都是分割符的原理，将1 2 3交给val加了起来。此时缓冲区呢：空了！！但是程序还在期待输入，但我不想再输入了，那么在一个空的缓冲区中输入ctrl+D就可以直接结束标准输入。

　　第二种情况：

　　输入1 2 3 （3后面有空格），此时缓冲区是这样的：'1' '空格' '2' '空格' '3' '空格'，根据EOF符号的定义，此时我们打出EOF符号（ctrl+D）。'1' '空格' '2' '空格' '3' '空格'被送给CPU，同时EOF被丢弃了。while拿到数据后又很高兴，按照空格是分割符的原理，将1 2 3交给val加了起来。但是输入还没完啊，此时'1' '空格' '2' '空格' '3' '空格'交给CPU了，EOF被丢弃了，缓冲区是不是空了？此时再打出EOF符号，标准输入即被关闭。

　　读者可能会问为什么第二种情况在3后面要加上空格，是这样的，可以考虑不加空格是什么样的结果：CPU会拿到'1' '空格' '2' '空格' '3'，此时因为3后面没有分隔符，那么我们此时输入EOF就是把标准输入截断了。假如我们输入'8' '空格'，再按两次ctrl+D，此时sum的加和是1+2+38=41，所以说这种情况就和std::cin传值机理的问题了，和缓冲区的原理关系不大。

　　总结一下：

　　回车键的效果：将缓冲区连带自身传给CPU，缓冲区清空。

　　ctrl+D（EOF）的效果：将缓冲区不带自身传给CPU，缓冲区清空。

　　缓冲区为空时收到EOF，标准文件输入关闭！