除非换行符在格式字符串中，否则为什么 printf 在调用后不刷新？

Question

除非换行符在格式字符串中，否则为什么printf在调用后不刷新？ 这是 POSIX 行为吗？ 我怎样才能让printf每次都立即刷新？

Answer 1

默认情况下， stdout流是行缓冲的，因此只会在到达换行符后（或被告知时）显示缓冲区中的内容。 您有几个选项可以立即打印：

• 使用fprintf打印到stderr （默认情况下stderr是 无缓冲的）：

   fprintf(stderr, "I will be printed immediately");

• 在需要时刷新stdout以使用fflush ：

   printf("Buffered, will be flushed"); fflush(stdout); // Will now print everything in the stdout buffer

• 使用setbuf在标准输出上禁用缓冲：

   setbuf(stdout, NULL);

• 或者使用更灵活的setvbuf ：

   setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0);

Answer 2

不，这不是 POSIX 行为，而是 ISO 行为（嗯，这是POSIX 行为，但仅在它们符合 ISO 的范围内）。

如果可以检测到标准输出是指交互式设备，则标准输出是行缓冲的，否则它是完全缓冲的。 所以有些情况下printf不会刷新，即使它得到一个换行符来发送，例如：

myprog >myfile.txt

这对提高效率很有意义，因为如果您正在与用户交互，他们可能希望看到每一行。 如果您要将输出发送到文件，则很可能另一端没有用户（尽管并非不可能，但他们可能正在拖尾文件）。 现在您可以争辩说用户希望看到每个字符，但这样做有两个问题。

首先是效率不高。 第二个是最初的 ANSI C 要求主要是对现有行为进行编码，而不是发明新的行为，并且这些设计决策是在 ANSI 开始该过程之前很久就做出的。 即使是如今的 ISO 在更改标准中的现有规则时也非常谨慎。

至于如何处理，如果您在每次想要立即查看的输出调用之后使用fflush (stdout) ，就可以解决问题。

或者，您可以在操作stdout之前使用setvbuf ，将其设置为无缓冲，您不必担心将所有这些fflush行添加到代码中：

setvbuf (stdout, NULL, _IONBF, BUFSIZ);

请记住，如果您将输出发送到文件，可能会对性能产生相当大的影响。 还要记住，对此的支持是实现定义的，标准不保证。

ISO C99 第7.19.3/3节是相关位：

当流未缓冲时，字符应尽快从源或目标出现。 否则，字符可能会作为一个块累积并传输到主机环境或从主机环境传输。

当一个流被完全缓冲时，当缓冲区被填满时，字符将作为一个块传输到主机环境或从主机环境传输。

当流被行缓冲时，当遇到换行符时，字符将作为块传输到主机环境或从主机环境传输。

此外，当缓冲区被填满时，当在非缓冲流上请求输入时，或者当在需要从主机环境传输字符的行缓冲流上请求输入时，字符将作为块传输到主机环境.

对这些特性的支持是实现定义的，并且可能会受到setbuf和setvbuf函数的影响。

Answer 3

要立即刷新调用fflush(stdout)或fflush(NULL) （ NULL表示刷新所有内容）。

Answer 4

这可能是因为效率的原因，并且因为如果您有多个程序写入单个 TTY，这样您就不会在一行上交错显示字符。 因此，如果程序 A 和 B 正在输出，您通常会得到：

program A output
program B output
program B output
program A output
program B output

这很臭，但它比

proprogrgraam m AB  ououtputputt
prproogrgram amB A  ououtputtput
program B output

请注意，它甚至不能保证在换行符上刷新，因此如果刷新对您很重要，您应该明确刷新。

Answer 5

注意：Microsoft 运行时库不支持行缓冲，因此printf("will print immediately to terminal") ：

https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/c-runtime-library/reference/setvbuf

Answer 6

stdout 是缓冲的，因此只会在打印换行符后输出。

要立即获得输出，请执行以下任一操作：

1. 打印到标准错误。
2. 使标准输出无缓冲。

Answer 7

默认情况下，stdout 是行缓冲的，stderr 是无缓冲的，文件是完全缓冲的。

Answer 8

您可以将 fprintf 转换为无缓冲的 stderr。 或者，您可以在需要时刷新标准输出。 或者您可以将标准输出设置为无缓冲。

Answer 9

使用setbuf(stdout, NULL); 禁用缓冲。

Answer 10

通常有2个缓冲级别-

1. Kernel buffer Cache（使读/写更快）

2. I/O 库中的缓冲（减少系统调用次数）

让我们以fprintf and write()为例。

当您调用fprintf()时，它不会直接写入文件。 它首先进入程序内存中的 stdio 缓冲区。 从那里通过使用 write 系统调用将其写入内核缓冲区缓存。 所以跳过 I/O 缓冲区的一种方法是直接使用 write()。 其他方法是使用setbuff(stream,NULL) 。 这将缓冲模式设置为无缓冲，数据直接写入内核缓冲区。 为了强制将数据转移到内核缓冲区，我们可以使用“\n”，在默认缓冲模式“行缓冲”的情况下，将刷新 I/O 缓冲区。 或者我们可以使用fflush(FILE *stream) 。

现在我们在内核缓冲区中。 内核（/OS）希望最小化磁盘访问时间，因此它只读取/写入磁盘块。 因此，当发出read()时，这是一个系统调用，可以直接调用或通过fscanf()调用，内核从磁盘读取磁盘块并将其存储在缓冲区中。 之后，数据从这里复制到用户空间。

类似地，从 I/O 缓冲区接收的fprintf()数据由内核写入磁盘。 这使得 read() write() 更快。

现在强制内核启动write() ，之后数据传输由硬件控制器控制，还有一些方法。 我们可以在写调用期间使用O_SYNC或类似的标志。 或者我们可以使用fsync(),fdatasync(),sync()等其他函数来使内核在内核缓冲区中有数据时立即启动写入。