读取STDOUT时终端挂起？Python标准IO异常行为原因解析

操作复现 #

在Python交互环境中执行以下代码：

>>> writetoinput=open("/dev/stdin","w")
>>> readfromoutput=open("/dev/stdout")

出现的异常现象 #

• 向writetoinput写入内容后调用input()，终端不会返回写入的内容，依然等待用户手动输入
• 执行print("hi")后尝试读取readfromoutput，终端直接挂起，必须通过键盘中断（Ctrl+C）才能恢复

原因解析 #

1. 写入/dev/stdin无效的原因 #

/dev/stdin是指向当前进程标准输入对应终端设备的符号链接（比如/dev/pts/0）。终端设备的输入缓冲区由系统终端驱动管理，只有通过终端键盘输入（或终端tty接口注入的输入）才会被放入这个缓冲区。

直接打开/dev/stdin写入数据，本质是往终端设备的输出方向写内容，这些内容只会直接显示在屏幕上，并不会进入终端的输入缓冲区。而input()是从终端输入缓冲区读取数据，所以自然无法获取到你写入的内容，仍会等待用户手动输入。

2. 读取/dev/stdout导致终端挂起的原因 #

/dev/stdout同样是指向终端设备的符号链接。当你执行open("/dev/stdout")时，默认使用只读模式打开终端设备，而终端设备的只读模式对应的是读取终端的输入通道（也就是等待用户键盘输入）。

此时Python交互环境本身已经在占用终端的输入通道处理用户命令，这个额外的只读打开操作会触发终端驱动进入等待输入的阻塞状态——新打开的文件对象一直在等待用户输入数据，但交互环境的输入循环也在竞争终端输入，最终导致整个终端挂起。只有发送键盘中断信号终止这个阻塞的读操作，才能恢复终端正常运行。

另外需要注意：stdout本身是进程启动时以只写模式打开的文件描述符，直接读取这个描述符对应的设备，本身就违背了它的设计用途，必然会出现异常行为。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者The Empty String Photographer