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？答案

【问题标题】：Why does printf not flush after the call unless a newline is in the format string?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？
【发布时间】：2023-02-10 19:27:58
【问题描述】：

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

【问题讨论】：

您是否调查过这种情况是发生在任何文件上还是仅发生在终端上？这听起来是一个聪明的终端功能，不从后台程序输出未完成的行，但我希望它不适用于这前台程序。
在 Cygwin bash 下，即使是换行符，我也会看到同样的不当行为是在格式字符串中。这个问题是 Windows 7 的新问题；相同的源代码在 Windows XP 上运行良好。 MS cmd.exe 按预期刷新。修复 setvbuf(stdout, (char*)NULL, _IONBF, 0) 解决了这个问题，但肯定没有必要。我正在使用 MSVC++ 2008 Express。 ~~~
澄清问题的标题：printf(..)不做任何冲洗本身，它是 stdout 的缓冲，在看到换行符时可能会刷新（如果它是行缓冲的）。它会对putchar('\n'); 做出同样的反应，所以printf(..) 在这方面并不特殊。这与cout << endl;形成对比，documentation of which突出地提到了冲洗。 documentation of printf 根本没有提到冲洗。
写入 (/flushing) 可能是一项昂贵的操作，可能出于性能原因对其进行了缓冲。
@EvgeniSergeev：是否一致认为问题诊断错误，并且当换行符时发生刷新输出？（将一个放在格式字符串中是一种方法，但不是在输出中获取一个的唯一方法）。

标签： c printf flush

【解决方案1】：

stdout 流默认情况下是行缓冲的，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：

打印到stderr而不是使用fprintf（stderr是unbuffered by default）：
```
fprintf(stderr, "I will be printed immediately");
```

在需要时使用fflush刷新stdout：

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

使用 setbuf 禁用标准输出缓冲：
```
setbuf(stdout, NULL);
```
或者使用更灵活的setvbuf：
```
setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0); 
```

【讨论】：

或者，完全禁用缓冲：setbuf(stdout, NULL);
另外，只是想提一下，显然在 UNIX 中，如果 stdout 是终端，换行符通常只会刷新缓冲区。如果输出被重定向到文件，则换行符不会刷新。
我觉得我应该补充：我刚刚测试了这个理论，我发现在没有定向到终端的流上使用setlinebuf()是在每行的末尾冲洗。
“最初打开时，标准错误流未完全缓冲；标准输入和标准输出流完全缓冲，当且仅当可以确定该流不引用交互式设备时”——参见这个问题：stackoverflow.com/questions/5229096/…
@RuddZwolinski 如果这将是“为什么不打印”的一个很好的经典答案，那么在这个高度赞成的答案中直接根据 "Does printf always flush the buffer on encountering a newline?" 提及终端/文件区别似乎很重要，而不是需要阅读 cmets 的人...

【解决方案2】：

不，这不是 POSIX 行为，而是 ISO 行为（好吧，它是POSIX 行为，但仅限于它们符合 ISO）。

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发送出去，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。如果您将输出发送到文件，则很可能另一端没有用户（虽然并非不可能，但他们可能正在拖尾文件）。现在轮到你可以争辩说用户想看到每个角色，但是这有两个问题。

首先是效率不高。第二个是最初的 ANSI C 任务是主要编纂现存的行为，而不是发明新的行为，而这些设计决策是在 ANSI 开始该过程之前很久就做出的。即使是现在的 ISO 在更改标准中的现有规则时也非常谨慎。

至于如何处理，如果你在每次你想立即看到的输出调用后fflush (stdout)，那将解决问题。

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 行添加到您的代码中：

setvbuf (stdout, NULL, _IONBF, BUFSIZ);

请记住，如果你是将输出发送到文件。还要记住，对此的支持是实现定义的，标准不保证。

ISO C99 部分 7.19.3/3 是相关位：

当流是无缓冲, 字符旨在尽快从源或目的地出现。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。

当流是完全缓冲, 字符旨在在缓冲区已满时作为块传输到主机环境或从主机环境传输。

当流是行缓冲, 字符旨在在遇到换行符时作为块传输到主机环境或从主机环境传输。

此外，当缓冲区已满，在无缓冲流上请求输入时，或在需要从主机环境传输字符的行缓冲流上请求输入时，字符旨在作为块传输到主机环境.

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

【讨论】：

我刚刚遇到一个场景，即使有一个 ' ', printf() 不刷新。正如您在此处提到的，通过添加 fflush(stdout) 克服了这一问题。但我想知道为什么 ' ' 未能刷新 printf() 中的缓冲区。
@QiangXu，只有在可以明确确定是指交互式设备的情况下，标准输出才会被行缓冲。因此，例如，如果您使用 myprog >/tmp/tmpfile 重定向输出，则该输出是完全缓冲的而不是行缓冲的。根据记忆，关于您的标准输出是否是交互式的决定留给实现。
此外，在 Windows 上调用 setvbuf(...., _IOLBF) 将不起作用，因为 _IOLBF 与 _IOFBF 相同：msdn.microsoft.com/en-us/library/86cebhfs.aspx

【解决方案3】：

它可能是这样的，因为效率，因为如果你有多个程序写入一个 TTY，这样你就不会在一行上交错。所以如果程序 A 和 B 正在输出，你通常会得到：

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

这很臭，但比

proprogrgraam m AB  ououtputputt
prproogrgram amB A  ououtputtput
program B output

请注意，它甚至不能保证在换行时刷新，因此如果刷新对您很重要，您应该显式刷新。

【讨论】：

有趣的是，我认为这是唯一真正回答“为什么？”的答案。 - 应用适量的猜测。其他人解释那它被缓冲了（对于通过使用术语“冲洗”表现出对它的意识的 OP 来说，这似乎不太必要）以及如何避免/控制它。不可否认，那里有足够的细节来提供有用的答案见解。但只有这一篇讨论了原因，并从这个角度回答了所有问题。干杯。

【解决方案4】：

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

【讨论】：

请记住fflush(NULL);通常是一个非常糟糕的主意。如果您打开许多文件，它会降低性能，尤其是在多线程环境中，您将与所有东西争夺锁。

【解决方案5】：

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，可以：

打印到标准错误。
使标准输出无缓冲。

【讨论】：

或者fflush(stdout)。
“因此只会在打印换行符后输出。”不仅如此，至少还有 4 个其他案例。缓冲区已满，写信给stderr（这个答案稍后提到），fflush(stdout)，fflush(NULL)。
正如要点 2 所暗示的，“stdout 是缓冲的”是不正确的。默认情况下，stdout 是常规文件时是块缓冲的，而当它是 tty 时是行缓冲的。也许只需将“默认情况下”添加到短语“stdout is buffered”。

【解决方案6】：

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

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

【讨论】：

在“正常”情况下，比printf 立即转到终端更糟糕的是，printf 和fprintf 即使在立即使用其输出的情况下也会得到更粗略的缓冲。除非 MS 修复了问题，否则一个程序不可能从另一个程序捕获 stderr 和 stdout 并确定发送给每个程序的顺序。
不，除非没有设置缓冲，否则它不会立即将其打印到终端。默认使用全缓冲

【解决方案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。

【讨论】：

【解决方案8】：

您可以 fprintf 到 stderr，它是无缓冲的。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。

【讨论】：

【解决方案9】：

使用 setbuf(stdout, NULL); 禁用缓冲。

【讨论】：

【解决方案10】：

通常有 2 个级别的缓冲 -

1.内核缓冲区缓存（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。从那里使用写系统调用将其写入内核缓冲区缓存。因此跳过 I/O 缓冲区的一种方法是直接使用 write()。其他方式是使用setbuff(stream,NULL)。这会将缓冲模式设置为无缓冲，数据直接写入内核缓冲区。要强制将数据转移到内核缓冲区，我们可以使用“ "，在默认缓冲模式为“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) 希望最大限度地减少磁盘访问时间，因此它只读/写磁盘块。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，内核从 I/O 缓冲区接收到的 fprintf() 数据被写入磁盘。这使得 read() write() 更快。

现在强制内核发起一个write()，之后数据传输由硬件控制器控制，也有一些方法。我们可以在写调用期间使用 O_SYNC 或类似的标志。或者我们可以使用其他函数，如fsync(),fdatasync(),sync()，让内核在内核缓冲区中有数据可用时立即启动写入。

【讨论】：