stdio.h的缓冲机制解析
1. 令人迷惑的printf()在C语言中，由于stdio.h中的缓冲机制，printf的输出通常会受到缓冲区的影响。
这种影响可能非常微妙，并常常令人疑惑，比如我们来看下面这段代码
#include <stdio.h>int main(void) {printf("Hello World");while(1);}在命令行中编译运行，发现他只是一味循环，输出不见了？！！
但是如果我们修改一下代码，添加一个换行符：
printf("Hello World\n");就可以看到Hello World被输出了？！
2. stdio的缓冲机制解析
根据标准I/O的缓冲方式，printf的输出主要有以下几种情况：
2.1. 行缓冲（Line Buffering）
[*]默认情况下，面向终端（标准输出/stdout是终端）的文件流使用行缓冲。
[*]缓冲区在以下情况下刷新：
[*]输出了一个换行符 \n。
[*]缓冲区被填满。
[*]主动调用刷新函数（如 fflush(stdout)）。
[*]程序正常结束，流被关闭（如 exit() 或 return 导致流关闭）。
示例：
printf("Hello, "); // 不会立即输出，因为没有换行printf("World\n"); // 输出 "Hello, World"，因为遇到换行符<hr>2.2. 全缓冲（Full Buffering）
[*]默认情况下，面向文件的文件流（如写入文件的FILE*）使用全缓冲。
[*]缓冲区在以下情况下刷新：
[*]缓冲区被填满。
[*]主动调用刷新函数（如 fflush(file_stream)）。
[*]程序正常结束，流被关闭（如 fclose() 或 exit()）。
示例：
FILE *fp = fopen("output.txt", "w");fprintf(fp, "Buffered output");// 不会立即写入文件fflush(fp); // 主动刷新缓冲区，写入文件fclose(fp); // 关闭文件时自动刷新缓冲区<hr>2.3. 无缓冲（Unbuffered）
[*]默认情况下，标准错误流stderr是无缓冲的（因为需要及时显示错误信息）。
[*]缓冲区在每次调用I/O操作时都会刷新，数据直接输出到目标设备。
[*]如果通过 setvbuf 或 setbuf 将流设置为无缓冲，则每次调用printf都会立即输出。
示例：
fprintf(stderr, "This is an error message\n"); // 立即输出，不受缓冲机制影响设置无缓冲流：
setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0); // 将 stdout 设置为无缓冲printf("Immediate output"); // 每次调用都会直接输出<hr>2.4. 缓冲区溢出或关闭时刷新
[*]如果缓冲区被填满，stdio会自动刷新。
[*]当程序结束或流关闭时（如 fclose()），缓冲区中的内容会被自动刷新。
<hr>stdio缓冲机制总结
缓冲模式使用场景刷新条件行缓冲stdout面向终端换行符、缓冲区满、调用fflush、流关闭或程序退出全缓冲stdout面向文件或其他设备缓冲区满、调用fflush、流关闭或程序退出无缓冲stderr或主动设置无缓冲流每次调用printf或fprintf直接输出缓冲模式可以通过 setvbuf 或 setbuf 自定义，这在调试或控制输出行为时非常有用。
3. 并发场景下的stdio缓冲
在并发场景下，stdio的缓冲机制可能会更令人迷惑一点，不过机制是相通的。
$ cat fork_printf.c#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main(void) {for (int i = 0; i < 2; i++) { fork(); printf("Hello\n");}return 0;}$ gcc fork_printf.c$ ./a.outHelloHelloHelloHelloHelloHello$ ./a.out | catHelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloHello$ # ??? 为什么两次输出内容不一样？是魔法么？？！这就是因为./a.out面向的输出的使用的缓冲方式不同：
[*]面向标准输出stdout时，使用行缓冲机制，Hello\n不存放在stdio的缓冲区（内存中），而是直接输出了
[*]面向管道输出时， 则使用全缓冲机制，因此第一个Hello\n会存放在缓冲区中，并随着fork一并复制，并再最后程序退出时输出。
也许你觉得我在胡说八道，但是根据计算机中没有魔法的观点，我们一定是有办法验证我们的猜想的。
没错，我们可以使用strace来看到程序的write系统调用，从而验证上述观点。
下一篇将以此为例介绍linux神器之strace的应用场景与使用方式。
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