为什么重定向（或管道）会改变程序的行为？

Question

为什么重定向（或管道）会改变程序的行为？

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考虑一个创建子进程并在无限循环中打印信息的程序，在一秒后结束该进程：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main(void) {
    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0) {
        while (1)
            puts("I'm still alive");
    } else {
        sleep(1);
        puts("Dispatching...");
        kill(pid, SIGTERM);
        puts("Dispatched!");
    }

    return 0;
}

正如我所预期的那样，输出结果为:

I'm still alive
I'm still alive
...
Dispatching...
I'm still alive
I'm still alive
...
Dispatched!

这是有道理的，因为子进程在父进程发送信号后可能不会立即终止。

但是，一旦我通过管道运行程序或将输出重定向到另一个文件，例如

$ ./prog | tail -n 20
$ ./prog > out.txt

输出结果为：

I'm still alive
I'm still alive
...
Dispatching...
Dispatched!

也就是说，在父进程杀死子进程后，似乎没有来自子进程的输出。

这种差异的原因是什么？

- Avidan Borisov

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我认为下面这个链接有道理：https://dev59.com/imkw5IYBdhLWcg3w8O6o?rq=1。第一个将数据发送到一个输出缓冲区，在kill命令执行之后，该缓冲区仍会有一些数据。而管道传输是阻塞式的，直接通过通道发送数据，因此一旦被kill，就再也没有更多的数据可以看到了。这样说通了吗？ - fernando.reyes

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我认为相反是正确的：如果 stdout 是 tty，则在每个换行符上发生刷新，而在重定向输出时缓冲区刷新不那么频繁，特别是在仅打印两行的主进程的情况下，只有在其终止后才会发生刷新，因此所有子进程输出都会在此之前写入。 - Hartmut Holzgraefe

@HartmutHolzgraefe 这其实很有道理 - 因为当 stdout 绑定到文件或管道时，它不是行缓冲的，父进程的输出只有在终止后才会被刷新，而子进程的输出则会在 kill() 后立即被刷新。 - Avidan Borisov

1个回答

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Gilles 'SO- stop being evil' · Accepted Answer

puts 使用 stdio，可能存在缓冲区。通常情况下，当 stdout 与终端相连时，它是按行缓冲的，这意味着每次打印换行符时，缓冲区就会被刷新。因此，当你在没有重定向输出的情况下运行程序时，每次调用 puts 时都会打印一行。当程序的标准输出被重定向到文件或管道时，stdout 就变成了完全缓冲模式：输出数据积累在缓冲区中，并且只有在缓冲区满时才写出。程序在填满缓冲区之前就被终止，所以你看不到任何输出。

您可以通过调用 setvbuf(stdout, NULL, _IOLBF, BUFSIZ) 来将 stdout 设置为按行缓冲模式，然后输出任何内容来确认您所观察到的情况。然后，无论输出是去往终端、文件还是管道，您应该能看到相同数量的行。

在这个规模下，也可能会观察到其他影响；行为非常依赖于调度器的微调。例如，您的终端需要多长时间来呈现输出、同时运行哪些其他程序、从运行程序的 shell 是否最近一直在进行 CPU 密集型或I/O密集型任务等等也可能很重要。