标准错误和标准输出 - 没有缓冲与缓冲？

Question

我正在编写一个小程序，它根据不同的事件具有各种控制台输出字符串。当我在寻找发送这些消息的最佳方式时，我遇到了一些令人困惑的事情。

我读到stderr 用于将消息直接发送到控制台 - not buffered。而相比之下，我读到stdout 是buffered 并且通常用于将消息重定向到各种streams?，这可能是也可能不是错误消息，输出文件或其他介质。

说某事被缓冲和不被缓冲有什么区别？当我读到消息被直接发送到输出并且不缓冲时，这是有道理的。但同时我意识到我并不完全确定缓冲的含义。

Answer 1

假设

int main(void)
{
    printf("foo\n");
    sleep(10);
    printf("bar\n");
}

在控制台执行时

$ ./a.out

您将看到foo 行和10 秒后bar 行（--> 行缓冲）。将输出重定向到文件或管道时

$ ./a.out > /tmp/file

文件保持为空（--> 缓冲）直到程序终止（--> 退出时隐式 fflush()）。

如果上面的行不包含\n，在程序终止之前，您也不会在控制台上看到任何内容。

在内部，printf() 将一个字符添加到缓冲区。为了让事情更容易，让我描述fputs(char const *s, FILE *f) 而不是。 FILE 可能被定义为

struct FILE {
    int fd;   /* is 0 for stdin, 1 for stdout, 2 for stderr (usually) */
    enum buffer_mode mode;
    char buf[4096];
    size_t count; /* number of chars in buf[] */
};
typedef struct FILE *FILE;

int fflush(FILE *f)
{
    write(f->fd, f->buf, f->count);
    f->count = 0;
}

int fputc(int c, FILE *f)
{
    if (f->count >= ARRAY_SIZE(f->buf))
        fflush(f);
    f->buf[f->count++] = c;
} 

int fputs(char const *s, FILE *f)
{
    while (*s) {
        char c = *s++;

        fputc(c, f);

        if (f->mode == LINE_BUFFERED && c == '\n')
            fflush(f);
    }

    if (f->mode == UNBUFFERED)
        fflush(f);
}

Answer 2

当输出流被缓冲时，这意味着流不一定会在您告诉它的那一刻输出数据。每个 IO 操作可能会有很大的开销，因此大量的小 IO 操作会造成瓶颈。通过缓冲 IO 操作，然后一次刷新许多操作，可以减少这种开销。

虽然stdout 和stderr 在缓冲方面的表现可能不同，但这通常不是它们之间的决定因素，不应依赖。如果您绝对需要立即输出，请始终手动flush 流。

Answer 3

缓冲流是您一直写入到某个阈值的流。该阈值可以是特定字符，如 Konrad 提到的行缓冲，也可以是其他阈值，例如写入的特定字符数。

缓冲旨在加速输入/输出操作。计算机做的最慢的事情之一就是写入流（无论是控制台还是文件）。当不需要立即看到的东西时，将其存储一段时间可以节省时间。

你是对的，stderr 通常是无缓冲的流，而stdout 通常是缓冲的。所以有时你输出东西到stdout 然后输出到stderr 和stderr 首先出现在控制台上。如果您想让stdout 的行为相似，则必须在每次写入后flush。

Answer 4

通常，stdout 是行缓冲的，这意味着发送到 stdout 的字符“堆叠”直到换行符到达，此时全部输出。