在bash中重定向stdout与在C语言中使用fprintf写入文件（速度）的比较

Question

我想知道哪个选项基本上更快。

最让我感兴趣的是重定向机制。我怀疑文件在程序开始时./program > file被打开，并在程序结束时关闭。因此，每次程序输出内容时，它应该只需写入文件，听起来很简单。是这样吗？那么我猜两个选项在速度方面应该是可比较的。

或者这是一个更复杂的过程，因为操作系统必须执行更多的操作？

- thim

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Shell在启动程序之前就打开文件进行写入。 - Etan Reisner

没错，我在那方面没有说得很准确。 - thim

我认为这些东西是完全不同的。如果你正在用C编写程序，你会使用fprintf。当你在使用纯shell和打印输出的工具时，你将重定向输出。此外，如果你没有任何BASH怎么办？那么你肯定会使用fprintf。 - ForceBru

我认为重定向stdout或直接写入文件之间的性能差异可以忽略不计且无法测量。从操作系统的角度来看，实际上没有任何区别。 - Some programmer dude

Answer 1

这些选项之间几乎没有什么区别（除了将文件作为严格选项会降低程序的灵活性）。

为了比较两种方法，让我们看看神奇实体FILE*背后的内容：

因此，在两种情况下，我们都有一个FILE*对象，一个文件描述符fd——连接到操作系统内核和内核基础设施的网关，该基础设施提供对文件或用户终端的访问，这应该是（除非libc具有一些特殊的stdout初始化器或内核专门处理fd = 1的文件）。

与fopen()相比，bash重定向如何工作？

当bash重定向文件时：

fork()                      // new process is created
fd = open("file", ...)      // open new file
close(1)                    // get rid of fd=1 pointing to /dev/pts device
dup2(fd, 1)                 // make fd=1 point to opened file
close(fd)                   // get rid of redundant fd
execve("a")                 // now "a" will have file as its stdout
// in a
stdout = fdopen(1, ...)

当您自己打开文件时：

fork()                           // new process is created
execve("a")                      // now "a" will have file as its stdout
stdout = fdopen(1, ...)         
my_file = fopen("file", ...)     
    fd = open("file", ...)
    my_file = fdopen(fd, ...)

所以正如您所看到的，主要的Bash区别在于对文件描述符进行微调。

- myaut

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这就是我一直在寻找的答案。我怀疑它只是文件描述符的替换，但我不知道它是在哪个级别上执行的。谢谢你的回答，我的知识饥渴得到了满足 ;) - thim

Answer 2

是的，你说得对。速度将是相同的。两种情况唯一的区别在于哪个程序打开和关闭文件。当你使用shell重定向时，是shell打开文件并将句柄作为stdout提供给程序。当程序打开文件时，程序打开文件。之后，在两种情况下，句柄都是文件句柄，因此速度上应该没有任何区别。

顺带一提，写入stdout的程序可以以更通用的方式使用。例如，你可以这样说：

./program | ssh remotehost bash -c "cat > file"

这将导致程序输出被写入到remotehost上的file中。当然，在这种情况下，没有像你在问题中做的那样进行比较。

- Abhay

Answer 3

stdout 是一个 FILE 句柄，fprintf 写入文件句柄，因此在这两种情况下速度非常相似。实际上，printf("Some string") 等同于 fprintf(stdout, "Some string")。不再多说 :)

- Cristik

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我知道那个。我很好奇bash是否会用文件句柄替换stdout句柄，或者机制完全不同。 - thim

每个进程都需要至少3个句柄：stdin、stdout和stderr。它不关心这些句柄来自哪里，只要能使用它们即可。例如，bash/cmd/终端会发送它们的窗口写入句柄。 - Cristik