为什么成功从/dev数据源读取数据会设置errno？

Question

为什么成功从/dev数据源读取数据会设置errno？

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一个名为 get1 的 C 语言简单测试程序：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

int main(void) {
    errno = 0;
    int ch = fgetc(stdin);
    printf("ch = %d\n", ch);
    if (errno)
        printf("errno = %d: %s\n", errno, strerror(errno));
    return 0;
}

它只打印第一个字节的十进制数，如果errno不为零，则显示errno和相关的错误消息。

一些结果（foo是一个文本文件，empty是长度为零的文件）：

% ./get1 < foo
ch = 104
% ./get1 < empty
ch = -1

好的，如预期所料。然而：

% ./get1 < /dev/zero 
ch = 0
errno = 25: Inappropriate ioctl for device
% ./get1 < /dev/null 
ch = -1
errno = 25: Inappropriate ioctl for device
% ./get1 < /dev/random 
ch = 196
errno = 25: Inappropriate ioctl for device

读取操作正常，但是当我从这些设备中的任何一个读取时，它会设置errno。为什么？

这是在macOS（Darwin）上的情况。在Linux（Debian）和NetBSD上也遇到了相同的问题，只是对于/dev/random有一个不同的错误（其他设备上的错误与macOS上的相同）：

% ./get1 < /dev/random 
ch = 170
errno = 22: Invalid argument

据我所知，如果没有收到 EOF，那么就不会出现错误。如果收到了 EOF，那么就需要检查 errno 是否存在错误。在所有这些情况下，从设备获取字节时似乎没有出现错误，也不应该有错误。但是 errno 被设置了。

（去掉 printf 不会改变任何东西，以防有人想问。）

事实证明，在 AIX、SunOS 或 OpenSUSE 上从这样的设备读取时，errno 并不会被设置。

那么这里出了什么问题？这是一个错误吗，尽管很普遍？这种行为可以接受吗？这是预期的行为吗？为什么会设置 errno？

- Mark Adler

2个回答

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我不认为这是“预期”的行为（事实上，在我手头的系统上无法重现），但它被C标准和Posix允许。

通常，C标准和Posix禁止库函数将errno设置为0，因此它们不能清除errno以表示成功。然而，C允许库函数修改errno，“无论是否存在错误，只要在函数的描述中未记录使用errno的情况”（§7.5 para 3）。C标准未记录fgetc使用errno的情况。

Posix更加灵活：它指定

“调用函数成功后errno的设置是未指定的，除非该函数的描述指定不得修改errno。”

它确实记录了fgetc使用errno的情况，但该文档没有指示成功调用不得修改errno，仅指示读取错误时应修改errno。

具体来说，Posix指出

“如果发生读取错误，则流的错误指示器将被设置，fgetc()将返回EOF，并且将设置errno以指示错误。”

换句话说，EOF可能表示一个成功的调用（因为文件结束不是错误），也可能表示一个错误。只有在后一种情况下，errno才会设置为有意义的值。因此，在检查errno之前，您需要验证ferror(stdin)是否报告了错误。

所以，正如我所说，这种行为是符合标准的。为什么fgetc实现会这样做？我猜测你们系统上的libc实现在第一次调用时进行了某种惰性初始化。

- rici

不正确。Posix标准指出getchar()等同于fgetc()，而fgetc()确实记录了使用errno的情况，特别是在读取错误时应该设置errno。只是为了严谨起见，我将其更改为fgetc()并获得了相同的行为。 - Mark Adler

实际上，由于它的行为相同，我将问题中的源代码更改为使用fgetc()。 - Mark Adler

@MarkAdler：是的，它将文档推迟到了fgetc，但仍然记录了它。但是文档并没有说在成功时不会修改errno。它所说的是，如果发生错误，流的错误指示器将被设置，正是这个事实——而不是EOF的返回——应该促使您检查errno。 - rici

啊，好的，那就是我问题的答案。我应该先检查ferror(stdin)。如果我这样做，我会发现没有错误。 - Mark Adler

顺便提一下，关于你删除的答案，C标准规定errno在执行开始时应该被设置为零。因此我的errno = 0是不必要的。 - Mark Adler

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可以查看英文原文，
原文链接

- Zbynek Vyskovsky - kvr000 · Accepted Answer

errno 不是特定操作的结果，而是构建高级FILE *stdin stdio结构时支持操作的结果。

Libc通常调用stat()、其他一些函数和lseek()系统调用，因为/dev/中的特定文件不是常规文件，所以它会失败。这可能取决于特定的Libc实现，因此您在各种系统上看到了差异。

这并不意味着您的操作失败了，只有在返回错误代码时才应检查errno。

在Linux上，您可以使用命令strace获取程序调用的所有系统调用列表和导致errno的确切调用。

strace ./my program

其他系统上也有类似的工具。