为什么从 /dev 数据集源成功读取 errno？

Question

名为get1的C语言简单测试程序：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

int main(void) {
    errno = 0;
    int ch = fgetc(stdin);
    printf("ch = %d\n", ch);
    if (errno)
        printf("errno = %d: %s\n", errno, strerror(errno));
    return 0;
}

它只打印以十进制读取的第一个字节，然后如果errno 不为零，则显示errno 和相关的错误消息。

一些结果（foo 是一个文本文件，empty 是一个长度为零的文件）：

% ./get1 < foo
ch = 104
% ./get1 < empty
ch = -1

好的，正如预期的那样。然而：

% ./get1 < /dev/zero 
ch = 0
errno = 25: Inappropriate ioctl for device
% ./get1 < /dev/null 
ch = -1
errno = 25: Inappropriate ioctl for device
% ./get1 < /dev/random 
ch = 196
errno = 25: Inappropriate ioctl for device

读取工作正常，但是当我从这些设备中读取时，它设置为errno。为什么？

那是在 macOS（达尔文）上。我在 Linux (Debian) 和 NetBSD 上得到了同样的结果，除了 /dev/random 的不同错误（其他设备上的错误与 macOS 上的相同）：

% ./get1 < /dev/random 
ch = 170
errno = 22: Invalid argument

我的理解是，如果你没有得到EOF，那么就没有错误。如果你得到EOF，那么你检查errno 看看是否有错误。在所有这些情况下，从设备获取字节似乎都没有错误，也不应该有。然而errno 已设置。

（删除printf 不会改变任何东西，以防有人想知道。）

事实证明，errno 在 AIX、SunOS 或 OpenSUSE 上从此类设备读取时未设置。

那么这里的交易是什么？这是一个错误，尽管很普遍？这是可接受的行为吗？这是预期的行为吗？为什么设置errno？

Answer 1

errno不是特定操作的结果，而是构建高级FILE *stdinstdio结构时支持操作的结果。

Libc 通常调用stat()，很少调用其他和lseek() 系统调用失败，因为/dev/ 中的特定文件不是常规文件。它可能取决于特定的 Libc 实现，因此您在不同系统上看到的差异。

这并不意味着你的操作失败了，你应该只在返回错误代码的情况下检查errno。

在 Linux 上，您可以使用命令 strace 获取您的程序正在调用的所有系统调用的列表以及导致 errno 的确切调用：

strace ./my program

其他系统上也有类似的工具。

Answer 2

我不会说这是预期的行为（事实上，我无法在我方便的系统上重现它），但它是 C 标准和 Posix 允许的。

C 标准和 Posix 通常都禁止库函数将 errno 设置为 0，因此它们无法清除 errno 以表示成功。但是，C 允许 errno 被库函数修改，“无论是否有错误，只要 errno 的使用没有记录在 函数描述”（第 7.5 节第 3 段）。C 标准没有记录 fgetc 对 errno 的使用。

Posix 更加灵活：它指定

函数调用成功后errno的设置是未指定的，除非该函数的描述指定不应该修改errno。

它确实记录了fgetc 对errno 的使用，但该文档并未表明errno 不应被成功的调用修改，只是它应该被读取错误修改。

具体来说，Posix 所说的是

如果发生读取错误，则应设置流的错误指示符，fgetc() 应返回EOF，并应设置errno 以指示错误。

换句话说，EOF 可能表示调用成功（因为文件结尾不是错误）或者它可能表示错误。只有在后一种情况下，errno 才设置为有意义的值。因此，在检查errno 之前，您需要验证ferror(stdin) 是否报告了错误。

所以，正如我所说，这种行为是标准允许的。为什么fgetc 实现会这样做？我的猜测是，您系统上的 libc 实现在第一次调用时会进行某种延迟初始化。