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c - 管道传输时程序输出发生变化

coder 2023-06-18 原文

我有一个简单的 C 程序来计时进程启动(我不想发布完整的代码，因为它是一项活跃的学校作业)。我的主要功能如下所示:

int main(void) {
  int i;

  for (i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%lf\n", sample_time());
  }

  exit(0);
}

sample_time() 是一个函数，它计算 fork 一个新进程所需的时间，并以秒为单位返回结果作为 double。 sample_time() fork 的部分:

double sample_time() {
  // timing stuff

  if (!fork()) exit(0); // immediately close new process

  // timing stuff

  return a_sample_time;
}

正如预期的那样，运行程序 times，在终端输出 5 个数字，如下所示:

$ ./times
0.000085
0.000075
0.000079
0.000071
0.000078

但是，尝试将其重定向到 Unix 终端中的文件(或其他任何地方)会产生意想不到的结果。

例如，./times > times.out 创建一个包含十五个数字的文件。此外，./times | wc -l 输出 15，确认之前的结果。运行 ./times | cat，我再次看到十五个数字，其中超过五个不同。

有谁知道到底是什么导致了这样的事情？我没主意了。

./times != ./times |猫。哇。

最佳答案

必备知识

  • 事实 1 - 当 stdout 连接到 TTY 时，它是行缓冲的。当它连接到文件或管道时，它是完全缓冲的。这意味着它只被刷新了 every 8KB, say ，而不是每一行。

  • 事实 2 - fork 进程具有内存数据的重复副本。如果数据尚未刷新，这包括 stdio 的输出缓冲区。

  • 事实 3 - 调用 exit() 会导致 stdio 的输出缓冲区在程序退出之前被刷新。

案例一:输出到终端

当你的程序打印到终端时，它的输出是行缓冲的。每个以 \n 结尾的 printf() 调用都会立即打印。这意味着在 fork() 运行之前打印每一行并清空内存中的输出缓冲区。

结果:5 行输出。

案例2:输出到管道或文件

当 libc 发现 stdout 没有连接到 TTY 时，它会切换到更有效的全缓冲策略。这会导致输出被缓冲，直到累积了 4KB 的值。这意味着 printf() 的输出保存在内存中，而对 write() 的调用被推迟。

if (!fork()) exit(0);

fork 后，子进程拥有缓冲输出的副本。 exit() 调用随后导致该缓冲区被刷新。不过，这不会影响父进程。它的输出仍在缓冲。

然后当打印第二行输出时，它有两行缓冲。下一个子进程 fork 、退出并打印这两行。父级保留其两行输出，依此类推。

结果: 子进程打印 0、1、2、3 和 4 行输出。主程序最终退出时打印 5 并刷新其输出。 0 + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15。15 行输出而不是 5 行!

解决方案

  1. Call _Exit() instead of exit() . _Exit() 函数类似于exit()，但不调用任何用atexit() 注册的函数。这是我的首选解决方案。

  2. 明确设置 stdout 为行缓冲:setvbuf(stdout, NULL, _IOLBF, 0);

  3. 在每个 printf 之后调用 fflush(stdout)。

关于c - 管道传输时程序输出发生变化，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/21343006/

管道传输codestrongsectionclinuxunix

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