换行符是否也会刷新缓冲区？答案

【问题标题】：Does new line character also flush the buffer?换行符是否也会刷新缓冲区？
【发布时间】：2017-07-14 19:36:23
【问题描述】：

我了解，endl 和 \n 之类的问题已在 SO 上得到多次回答。但他们只提到endl 能够将缓冲区刷新到stdout，而\n 不能。

所以，我对刷新缓冲区的理解是，给定的输入存储在缓冲区中，并且仅在遇到endl 或某些显式flush 函数时才传递到stdout。如果是这样，我希望以下代码：

#include <iostream>
#include <unistd.h>

int main(void)
{
    std::cout << "Hello\nworld";
    sleep(2);
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

显示：

2 秒后

Hello
World

但实际输出是：

Hello

2 秒后

World

为什么会这样？

\n 不应该也存储在缓冲区中，并且仅当遇到 endl 时，缓冲区才会被刷新/显示到 stdout，但据我观察，\n 的行为方式与endl。

【问题讨论】：

这取决于cout 的去向。如果它进入终端（“交互式设备”），那么它不能被完全缓冲——它通常是行缓冲的，这意味着字符在打印换行符之后出现，或者理论上可以是无缓冲的。如果流向管道、文件或其他非交互目的地，endl 会强制数据输出，即使流已完全缓冲，通常也是如此。
我还想知道我是否既没有提供换行符也没有提供 endl ，一旦到达程序末尾，输出是否会显示在 stdout 上，我知道它适用于终端，但它适用于所有类型的stdout吗？
是的，当文件流在程序（正常）结束时关闭时，挂起的输出将被刷新。当缓冲区已满时，它也会被刷新。如果程序中止，挂起的输出通常不会被刷新。
@JonathanLeffler：处理交互流输出的 C++ 方法是让 std::cin 成为 tie()d 到 std::cout：每当访问 std::cin 时，std::cout 就会被刷新。对于写入stdout 的 C++ 程序，观察到行缓冲区行为的实际原因是与 stdio 的同步，显然，对于使用标准流的任何理智的 C++ 程序，该同步被禁用，否则程序会被不合理地减慢。

标签： c++ flush endl

【解决方案1】：

^{将 cmets 转换为答案。}

这取决于cout 的去向。如果它进入终端（“交互式设备”），那么它不能被完全缓冲——它通常是行缓冲的，这意味着字符在打印换行符之后出现，或者理论上可以是无缓冲的。如果流向管道、文件或其他非交互目的地，endl 会强制数据输出，即使流已完全缓冲，通常也是如此。

我还想知道我是否既没有提供换行符也没有提供endl，一旦到达程序末尾，输出是否会显示在stdout上，我知道它适用于终端，但它是否适用到所有类型的stdout？

是的，当文件流在程序（正常）结束时关闭时，挂起的输出将被刷新。当缓冲区已满时，它也会被刷新。如果程序中止，挂起的输出通常不会被刷新。

【讨论】：

【解决方案2】：

标准 C++ 流对象（std::cin、std::cout、std::cerr 和 std::clog）的默认设置是它们与相应的 C 流（stdin、stdout 和stderr)。同步意味着交替访问 C++ 和 C 流会产生一致的行为。例如，这段代码预计会产生字符串hello, world：

std::cout << "hel";
fprintf(stdout, "lo,");
std::cout << " wo";
fprintf(stdout, "rld");

C++ 标准没有规定如何实现这种同步。实现它的一种方法是禁用std::cout（和家庭）的任何缓冲并立即访问stdout。也就是说，上面的例子可以立即将单个字符写入stdout。

如果字符实际写入stdout，则将使用stdout 的缓冲模式的默认设置。我在标准中找不到规范，但通常当stdout 连接到交互式流（例如控制台）时，缓冲模式的默认值是_IOLBF，即缓冲区在最后被刷新的行。写入文件的默认值通常是_IOFBF，即，当写入一个完整的缓冲区时，输出会被刷新。因此，将换行符写入std::cout 可能会导致缓冲区被刷新。

C++ 中的流通常设置为缓冲。也就是说，向文件写入换行符通常不会导致输出立即出现（只有在字符导致缓冲区溢出流设置为无缓冲时才会立即出现）。由于与stdout 的同步通常是不必要的，例如，当程序总是使用std::cout 写入标准输出，但确实会导致标准输出的输出非常显着减慢（禁用流缓冲会使它们slow) 可以禁用同步：

std::ios_base::sync_with_stdio(false);

这会禁用所有流对象的同步。对于一个糟糕的实现，可能没有任何效果，而一个好的实现将为std::cout 启用缓冲，从而显着提高速度，并且可能还会禁用行缓冲。

一旦缓冲了 C++ 流，就没有内置方法可以在写入换行符时刷新它。其主要原因是处理行缓冲需要通过流缓冲区检查每个字符，这有效地抑制了对字符的批量操作，从而导致显着减速。如果需要，可以通过一个简单的过滤流缓冲区来实现行缓冲。例如：

class linebuf: public std::streambuf {
    std::streambuf* sbuf;
public:
    linebuf(std::streambuf* sbuf): sbuf(sbuf) {}
    int_type overflow(int_type c) {
        int rc = this->sbuf->sputc(c);
        this->sbuf->pubsync();
        return rc;
    }
    int sync() { return this->sbuf->pubsync(); }
};
// ...
int main() {
    std::ios_base::sync_with_stdio(false);
    linebuf sbuf(std::cout.rdbuf());
    std::streambuf* origcout = std::cout.rdbuf(&sbuf);

    std::cout << "line\nbuffered\n";

    std::cout.rdbuf(origcout); // needed for clean-up;
}

tl;dr：C++ 标准没有行缓冲的概念，但是当标准 I/O 与 C 的 stdout 行为同步时，它可能会得到它。

【讨论】：