为什么在重定向到文件时stdout需要显式刷新？

Question

的行为printf()似乎取决于的位置stdout。

1. 如果stdout被发送到控制台，则将printf()被行缓冲并在打印换行符后刷新。
2. 如果stdout被重定向到文件，则除非fflush()调用缓冲区，否则不会刷新缓冲区。
3. 此外，如果printf()在stdout重定向到文件之前使用过，则随后的（对文件的）写操作将被行缓冲并在换行符之后被刷新。

什么时候是stdout行缓冲的，什么时候fflush()需要调用？

每种的最小示例：

void RedirectStdout2File(const char* log_path) {
    int fd = open(log_path, O_RDWR|O_APPEND|O_CREAT,S_IRWXU|S_IRWXG|S_IRWXO);
    dup2(fd,STDOUT_FILENO);
    if (fd != STDOUT_FILENO) close(fd);
}

int main_1(int argc, char* argv[]) {
    /* Case 1: stdout is line-buffered when run from console */
    printf("No redirect; printed immediately\n");
    sleep(10);
}

int main_2a(int argc, char* argv[]) {
    /* Case 2a: stdout is not line-buffered when redirected to file */
    RedirectStdout2File(argv[0]);
    printf("Will not go to file!\n");
    RedirectStdout2File("/dev/null");
}
int main_2b(int argc, char* argv[]) {
    /* Case 2b: flushing stdout does send output to file */
    RedirectStdout2File(argv[0]);
    printf("Will go to file if flushed\n");
    fflush(stdout);
    RedirectStdout2File("/dev/null");
}

int main_3(int argc, char* argv[]) {
    /* Case 3: printf before redirect; printf is line-buffered after */
    printf("Before redirect\n");
    RedirectStdout2File(argv[0]);
    printf("Does go to file!\n");
    RedirectStdout2File("/dev/null");
}

Answer 1

刷新stdout取决于其缓冲行为。可以将缓冲设置为三种模式：（_IOFBF完全缓冲：等待，直到fflush()可能），_IOLBF（行缓冲：换行符触发自动刷新）和_IONBF（始终使用直接写）。“对这些特性的支持是由实现定义的，并且可能会受到setbuf()和setvbuf()功能的影响。”
[C99：7.19.3.3]

“在程序启动时，三个文本流是预先定义的，无需显式打开-
标准输入（用于读取常规输入），标准输出（用于写入常规输出）和标准错误（用于写入诊断输出）。最初打开时，标准错误流没有被完全缓冲；标准输入和标准输出流被完全缓冲，当且仅当可以确定该流不引用交互式设备时。”
[C99：7.19.3.7]

观察者行为的解释

因此，发生的事情是该实现做了特定于平台的操作，以确定是否stdout要进行行缓冲。在大多数libc实现中，该测试是在首次使用流时完成的。

1. 行为＃1很容易解释：当流用于交互式设备时，它是行缓冲的，并且printf()会自动刷新。
2. 现在也可以想到案例2：当我们重定向到文件时，该流将被完全缓冲fflush()，除非使用，否则将不会刷新该流，除非您向其写入大量数据。
3. 最后，对于只对基础fd执行一次检查的实现，我们也理解情况＃3。因为我们在第一个中强制将stdout的缓冲区初始化，所以printf()stdout获得了行缓冲模式。当我们换掉fd进入文件时，它仍然是行缓冲的，因此数据会自动刷新。

一些实际的实现

每个libc都具有如何解释这些要求的自由度，因为C99没有指定“交互设备”是什么，POSIX的stdio条目也没有对此进行扩展（除了要求打开stderr以便读取之外）。

1. Glibc。参见filedoalloc.c：L111。在这里，我们用于stat()测试fd是否为tty，并相应地设置缓冲模式。（这是从fileops.c中调用的。）stdout最初有一个空缓冲区，并根据fd 1的特性在第一次使用流时分配它。

2. BSD库 非常相似，但是要遵循的代码更简洁！请在makebuf.c中查看此行