FILE * "/dev/stdout" 和标准输出的区别

Question

让我们看看这个Hello World程序

#include <stdio.h>
int main(int argc, char ** argv) {
    printf("Hello, World!");

    const char* sFile = "/dev/stdout"; // or /proc/self/fd/0
    const char* sMode = "w";
    FILE * output = fopen(sFile, sMode);
    //fflush(stdout) /* forces `correct` order */
    putc('!', output); // Use output or stdout from stdio.h

    return 0;
}

使用output 文件描述符编译时，输出为：

!Hello, World!

当使用stdio.h 提供的stdout 文件描述符编译时，输出如预期：

Hello, World!!

我认为当用后者调用putc 时，它会直接 打印到stdout，并且当在/dev/stdout 上使用文件描述符时，它会打开一个管道 并打印进去。不过我不确定。

这种行为更有趣，因为它不会覆盖 'Hello' 的第一个字符，而是将自身推入行缓冲区的第一个位置，位于已推入的字符串前面。

从逻辑的角度来看，这是出乎意料的。

谁能解释一下这里到底发生了什么？

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我正在使用 cc (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) 4.8.2 和使用 gcc 4.8.2 编译的 3.13.0-52 linux 内核

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编辑：我已经完成了两个程序的strace，这是重要的部分：

没有fflush(stdout) 场景的output (fopen("/dev/stdout", "w")) 产生：

...
open("/dev/stdout", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 1), ...}) = 0
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f62f21e9000
write(3, "!", 1!)                        = 1
write(1, "Hello, World!", 13Hello, World!)           = 13
exit_group(0)                           = ?

使用fflush(stdout) 产生并强制执行正确的顺序：

...
open("/dev/stdout", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666) = 3
write(1, "Hello, World!", 13Hello, World!)           = 13
fstat(3, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 1), ...}) = 0
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f5ad4557000
write(3, "!", 1!)                        = 1
exit_group(0)                           = ?

stdout（来自 stdlib.h）场景产生：

...
write(1, "Hello, World!!", 14Hello, World!!)          = 14
exit_group(0)                           = ?

看来FILE * output = fopen("/dev/stdout") 流使用的文件描述符与stdout 不同 同样，printf 使用 stdout 因此，在第三种情况下，字符串在被推送到流上之前被组装。

Answer 1

/dev/stdout 与 /proc/self/fd/0 不同。事实上，如果您没有足够的权限，您将无法写入/dev/stdout，因为/dev/stdout 不是Linux 中的任何标准字符设备，任何使用"w" 选项打开它的尝试都会尝试创建该目录上的实际常规文件。你要找的字符设备是/dev/tty

在C语言中，stdout是一个初始化的FILE *类型的全局变量，它指向标准输出文件，即描述符为1的文件。stdout只存在于C命名空间中，并不存在' t 与名为 "stdout" 的任何实际文件相关

Answer 2

两个流（stdout 和 output）都被缓冲。在它们被刷新之前实际上什么都不会被写入。由于您没有明确刷新它们，也没有安排它们自动刷新，因此它们仅在它们关闭时才会自动刷新。

您也没有显式关闭它们，因此它们被标准库的 on_exit 钩子关闭（并刷新）。正如 William Pursell 正确指出的那样，没有指定缓冲 I/O 流的关闭顺序。

查看fflush(3)、fclose(3) 和setbuf(3) 手册页，了解有关控制何时以及如何刷新输出的更多信息。