Tại sao printf không tuôn ra sau cuộc gọi trừ khi một dòng mới có trong chuỗi định dạng?

Tại sao printfkhông tuôn ra sau cuộc gọi trừ khi một dòng mới trong chuỗi định dạng? Đây có phải là hành vi POSIX không? Làm thế nào tôi có thể có printfngay lập tức tuôn ra mỗi lần?

Các stdoutdòng được dòng đệm theo mặc định, vì vậy sẽ chỉ hiển thị những gì trong bộ đệm sau khi nó đạt đến một dòng mới (hoặc khi nó được nói đến). Bạn có một vài tùy chọn để in ngay lập tức:

stderrThay vào đó, in bằng cách sử dụng fprintf(không stderrcó bộ đệm theo mặc định ):

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

Flush stdout bất cứ khi nào bạn cần nó để sử dụng fflush:

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

Chỉnh sửa : Từ nhận xét của Andy Ross bên dưới, bạn cũng có thể tắt bộ đệm trên thiết bị xuất chuẩn bằng cách sử dụng setbuf:

setbuf(stdout, NULL);

hoặc phiên bản bảo mật của nó setvbufnhư được giải thích ở đây

setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0); 

Không, đó không phải là hành vi POSIX, đó là hành vi ISO (tốt, đó là hành vi POSIX nhưng chỉ trong chừng mực khi chúng tuân thủ ISO).

Đầu ra tiêu chuẩn được đệm dòng nếu có thể được phát hiện để chỉ một thiết bị tương tác, nếu không, nó được đệm hoàn toàn. Vì vậy, có những tình huống printfsẽ không tuôn ra, ngay cả khi nó nhận được một dòng mới để gửi đi, chẳng hạn như:

myprog >myfile.txt

Điều này có ý nghĩa về hiệu quả vì nếu bạn tương tác với người dùng, họ có thể muốn xem mọi dòng. Nếu bạn đang gửi đầu ra tới một tệp, rất có thể không có người dùng ở đầu kia (mặc dù không phải là không thể, họ có thể theo đuôi tệp). Bây giờ bạn có thể lập luận rằng người dùng muốn nhìn thấy mọi nhân vật nhưng có hai vấn đề với điều đó.

Đầu tiên là nó không hiệu quả lắm. Thứ hai là nhiệm vụ ANSI C ban đầu chủ yếu là mã hóa hành vi hiện có , thay vì phát minh ra hành vi mới và những quyết định thiết kế đó đã được đưa ra từ lâu trước khi ANSI bắt đầu quá trình. Ngay cả ISO ngày nay cũng rất cẩn thận khi thay đổi các quy tắc hiện có trong các tiêu chuẩn.

Về cách giải quyết vấn đề đó, nếu bạn fflush (stdout)sau mỗi cuộc gọi đầu ra mà bạn muốn xem ngay lập tức, điều đó sẽ giải quyết vấn đề.

Ngoài ra, bạn có thể sử dụng setvbuftrước khi vận hành stdout, để đặt nó thành không có bộ đệm và bạn sẽ không phải lo lắng về việc thêm tất cả các fflushdòng đó vào mã của mình:

setvbuf (stdout, NULL, _IONBF, BUFSIZ);

Chỉ cần lưu ý rằng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất khá nhiều nếu bạn đang gửi đầu ra đến một tệp. Ngoài ra, hãy nhớ rằng hỗ trợ cho việc này được xác định theo triển khai, không được đảm bảo bởi tiêu chuẩn.

Phần ISO C99 7.19.3/3là bit có liên quan:

Khi một luồng không có bộ đệm , các ký tự được dự định xuất hiện từ nguồn hoặc tại đích càng sớm càng tốt. Mặt khác, các ký tự có thể được tích lũy và truyền đến hoặc từ môi trường máy chủ dưới dạng một khối.

Khi một luồng được đệm hoàn toàn , các ký tự được dự định được truyền đến hoặc từ môi trường máy chủ dưới dạng một khối khi bộ đệm được lấp đầy.

Khi một luồng được đệm dòng , các ký tự được dự định được truyền đến hoặc từ môi trường máy chủ dưới dạng một khối khi gặp phải một ký tự dòng mới.

Hơn nữa, các ký tự được dự định được truyền dưới dạng một khối đến môi trường máy chủ khi bộ đệm được lấp đầy, khi đầu vào được yêu cầu trên luồng không có bộ đệm hoặc khi đầu vào được yêu cầu trên luồng được đệm yêu cầu truyền các ký tự từ môi trường máy chủ .

Hỗ trợ cho các đặc điểm này được xác định theo triển khai và có thể bị ảnh hưởng thông qua các chức năng setbufvà setvbuf.

Có thể là như vậy vì tính hiệu quả và bởi vì nếu bạn có nhiều chương trình viết vào một TTY, theo cách này bạn sẽ không nhận được các ký tự trên một dòng xen kẽ. Vì vậy, nếu chương trình A và B xuất ra, bạn thường sẽ nhận được:

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

Cái này hôi thối, nhưng nó tốt hơn

proprogrgraam m AB  ououtputputt
prproogrgram amB A  ououtputtput
program B output

Lưu ý rằng nó thậm chí không được đảm bảo để tuôn ra một dòng mới, vì vậy bạn nên xóa một cách rõ ràng nếu việc xả nước có vấn đề với bạn.

Để ngay lập tức gọi cuộc gọi fflush(stdout)hoặc fflush(NULL)( NULLcó nghĩa là tuôn ra mọi thứ).

Lưu ý: Thư viện thời gian chạy của Microsoft không hỗ trợ bộ đệm dòng, vì vậy printf("will print immediately to terminal"):

https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/c-r nb-l Library / reference / setvbuf

thiết bị xuất chuẩn được đệm, do đó sẽ chỉ xuất sau khi một dòng mới được in.

Để có được đầu ra ngay lập tức, một trong hai:

1. In ra stderr.
2. Làm cho stdout không có bộ đệm.

theo mặc định, thiết bị xuất chuẩn được đệm dòng, thiết bị xuất chuẩn không được đệm và tệp hoàn toàn được đệm.

Thay vào đó, bạn có thể fprintf đến stderr, không có bộ đệm. Hoặc bạn có thể xả stdout khi bạn muốn. Hoặc bạn có thể đặt thiết bị xuất chuẩn thành không có bộ đệm.

Sử dụng setbuf(stdout, NULL);để vô hiệu hóa bộ đệm.

Nhìn chung có 2 cấp độ đệm-

1. Bộ đệm hạt nhân Cache (giúp đọc / ghi nhanh hơn)

2. Bộ đệm trong thư viện I / O (giảm số lần gọi hệ thống)

Hãy lấy ví dụ về fprintf and write().

Khi bạn gọi fprintf(), nó sẽ không trực tiếp vào tập tin. Đầu tiên, nó đi đến bộ đệm stdio trong bộ nhớ của chương trình. Từ đó, nó được ghi vào bộ đệm bộ đệm kernel bằng cách sử dụng lệnh gọi hệ thống ghi. Vì vậy, một cách để bỏ qua bộ đệm I / O là trực tiếp sử dụng write (). Những cách khác là bằng cách sử dụng setbuff(stream,NULL). Cái này đặt chế độ đệm thành không có bộ đệm và dữ liệu được ghi trực tiếp vào bộ đệm kernel. Để mạnh mẽ làm cho dữ liệu được chuyển sang bộ đệm kernel, chúng ta có thể sử dụng "\ n", trong trường hợp chế độ bộ đệm mặc định của 'bộ đệm dòng', sẽ xóa bộ đệm I / O. Hoặc chúng ta có thể sử dụng fflush(FILE *stream).

Bây giờ chúng ta đang ở trong bộ đệm kernel. Kernel (/ OS) muốn giảm thiểu thời gian truy cập đĩa và do đó nó chỉ đọc / ghi các khối đĩa. Vì vậy, khi a read()được phát hành, đó là một cuộc gọi hệ thống và có thể được gọi trực tiếp hoặc thông qua fscanf(), kernel đọc khối đĩa từ đĩa và lưu trữ nó trong một bộ đệm. Sau đó dữ liệu được sao chép từ đây vào không gian người dùng.

Tương tự, fprintf()dữ liệu nhận được từ bộ đệm I / O được ghi vào đĩa bởi kernel. Điều này làm cho read () write () nhanh hơn.

Bây giờ để buộc kernel khởi tạo a write(), sau đó việc truyền dữ liệu được điều khiển bởi các bộ điều khiển phần cứng, cũng có một số cách. Chúng ta có thể sử dụng O_SYNChoặc các cờ tương tự trong khi viết cuộc gọi. Hoặc chúng ta có thể sử dụng các hàm khác như fsync(),fdatasync(),sync()để làm cho kernel khởi tạo ghi ngay khi dữ liệu có sẵn trong bộ đệm kernel.