printf中的"\n"与缓冲区的刷新

这周周四跑实验的时候遇到一个问题。我明明在 printf() 输出的字符串末尾添加了 \n，却没给输出出去，换句话说，就是没有刷新缓冲区。

---

问题代码

exec 3>&1
exec > "${RUN_LOG}" 2>&1
 
set -x
MAX_ID=$(timeout 10 "${SOLVER_BIN}" -i "${INSTANCE_FILE}" -x | ${GET_MAX_ID} || true) 
REAL_SOLVER_BIN="${SOLVER_BIN}_${MAX_ID}"
time timeout "${TIMEOUT}" "${REAL_SOLVER_BIN}" -i "${INSTANCE_FILE}" -x || true
set +x
 
cat "${RUN_LOG}" | "${ANALYZER}" >&3

上面是一段丑陋的 bash 脚本，其中高亮行会启动求解器，并收集它在 10 秒钟之内所输出的内容。如果我直接把它放在 shell 里跑，那么它确实是会立马输出一些东西出来的。但是在这里，它输出不出来。

问题原因

输出不出来的表面原因其实有两个，在这里我分开地进行解释。

输出重定向到了一个普通文件

注意代码中的 exec > "${RUN_LOG}"，它导致之后的输出会被重定向。根据 cpp reference 中的说法，stdout 流有可能会变成 fully buffered 而非一般形式上的 line buffered，也就是说，它不会因为 \n 刷新缓冲区了。

所以这里就表明真正做缓冲的是流本身，跟 printf() 没什么关系。去观察 setvbuf 的 API 之后也会明白，其实它的缓冲模式也只是和具体哪一个流相关罢了。

下面给出一个小例子：

main.c

#include <stdio.h>
 
int main() {
	printf("Hello World!\n");
	while (1) ;
	return 0;
}

run.sh

#!/usr/bin/bash
 
exec > "./log"
 
timeout 10 ./main

运行这个脚本，果不其然，log 文件中并没有 “Hello World!”。

管道

管道何尝不也是一种重定向呢？左边的进程的 stdout 被重定向到了管道的写端，而右边的进程的 stdin 被重定向到了管道的读端。

在这里我们沿用上面小例子里的 main.c 文件。对 bash 进行一个改动：

run.sh

#!/usr/bin/bash
 
timeout 10 ./main | xargs echo

运行这个脚本，果不其然，echo 没有输出 “Hello World”。

管道+重定向

根据上面的解释，那肯定是无法正常地按 \n 刷新缓冲区了。

解决方案

既然自动挡（\n）开不了了，那么就手动挡 fflush() 就行了。

main.c

#include <stdio.h>
 
int main() {
	printf("Hello World!\n");
	fflush(stdout);
	while (1) ;
	return 0;
}

此外，我们也可以通过 setvbuf() 设置缓冲模式，比如我这里强行设置为了 line buffering，就可以成功刷新缓冲区了。

main.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main() {
	setvbuf(stdout, NULL, _IOLBF, 4096);
	printf("Hello World!\n");
	while (1) ;
	return 0;
}