为什么重定向（或管道）会改变程序的行为

Question

考虑一个程序，它创建一个无限循环打印的子进程，并在一秒钟后将其杀死：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main(void) {
    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0) {
        while (1)
            puts("I'm still alive");
    } else {
        sleep(1);
        puts("Dispatching...");
        kill(pid, SIGTERM);
        puts("Dispatched!");
    }

    return 0;
}

正如我所料，输出是：

I'm still alive
I'm still alive
...
Dispatching...
I'm still alive
I'm still alive
...
Dispatched!

这是有道理的，因为子进程可能不会在父亲发送信号后立即终止。

但是，一旦我通过管道运行程序，或将输出重定向到另一个文件，例如

$ ./prog | tail -n 20
$ ./prog > out.txt

输出变成：

I'm still alive
I'm still alive
...
Dispatching...
Dispatched!

也就是说，似乎是父进程杀死子进程后没有输出。

造成这种差异的原因是什么？

Answer 1

puts 使用stdio，可以是buffered。通常，stdout 在连接到终端时是行缓冲的，这意味着每次打印换行符时都会刷新缓冲区。因此，当您运行程序而不重定向其输出时，每行都会在puts 调用时打印。当程序的标准输出被重定向到文件或管道时，stdout 变为完全缓冲：输出数据在缓冲区中累积，并且仅在缓冲区已满时才被写入。程序在有时间填充缓冲区之前被杀死，所以你看不到任何输出。

您可以通过调用setvbuf(stdout, NULL, _IOLBF, BUFSIZ) 在输出任何内容之前将stdout 设置为行缓冲模式来确认您正在观察的内容。然后，无论输出到终端、文件还是管道，您都应该看到相同数量的行。

也可以观察到其他效果；在这种规模下，行为非常依赖于调度程序的微调。例如，您的终端渲染输出需要多长时间、同时运行的其他程序、运行程序的 shell 最近是否一直在执行 CPU 密集型或 IO 密集型的事情可能很重要……