终端运行与重定向到文件时程序输出行数不同的原因

核心差异源于标准输出的缓冲策略不同：

• 终端设备默认采用行缓冲：当输出包含换行符时，立即刷新缓冲区，内容直接输出。
• 普通文件默认采用全缓冲：输出内容暂存缓冲区，直到缓冲区满、进程退出或主动调用fflush时才会写入文件。

终端行缓冲场景（10行输出） #

每次printf("hello\n")因包含换行符，会立即刷新缓冲区，缓冲区始终为空，fork时不会继承到未输出的内容：

1. 第一次循环（i=0）：
   初始进程P0执行fork()产生子进程P1，随后P0和P1各自执行printf，直接输出2行。
2. 第二次循环（i=1）：
   • P0执行fork()产生P2，随后P0执行printf输出1行；
   • P1执行fork()产生P3，随后P1执行printf输出1行；
   • 新产生的P2和P3直接执行printf，各输出1行；
     这一步共输出4行。
3. 循环结束后：
   P0、P1、P2、P3四个进程各自执行最后的printf，输出4行。
   总计：2+4+4=10行。

文件全缓冲场景（12行输出） #

全缓冲模式下，printf的内容暂存缓冲区，fork会完整复制父进程的地址空间（包括未刷新的缓冲区），导致缓冲区内容被多个进程重复输出：

1. 第一次循环（i=0）：
   • P0执行fork()产生P1，此时P0尚未执行printf，P1继承的缓冲区为空；
   • P0和P1各自执行printf后，缓冲区各存入1行hello\n，未被刷新。
2. 第二次循环（i=1）：
   • P0执行fork()产生P2，P2继承了P0缓冲区里的1行内容；随后P0执行printf，缓冲区变为2行；
   • P1执行fork()产生P3，P3继承了P1缓冲区里的1行内容；随后P1执行printf，缓冲区变为2行；
   • P2执行printf，缓冲区变为2行；
   • P3执行printf，缓冲区变为2行；
     此时四个进程的缓冲区各有2行未输出内容。
3. 循环结束后：
   四个进程各自执行最后的printf，缓冲区各新增1行，变为3行。当进程退出时，缓冲区被刷新，每个进程输出3行，总计4*3=12行。

总结来说，终端下的行缓冲避免了fork时的缓冲区复制重复输出，而文件的全缓冲导致未刷新的内容被子进程继承，最终多输出了2行。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ziad