为何将stdout重定向到memfd_create结果需先使用stdout才生效？

核心问题出在C标准库stdio的延迟初始化机制和缓冲模式自动选择规则上，具体拆解如下：

• 当保留printf("a\n")这类非空输出时：

  1. 首次非空输出会触发stdout的初始化流程：stdio库检测到当前fd1指向终端，将stdout设置为行缓冲模式（行缓冲下，换行符会触发缓冲区自动刷新）。
  2. 执行dup2(temp_fd, 1)只是替换了fd1对应的内核文件对象（从终端变为memfd），但stdout的FILE结构体已经初始化完成，缓冲模式保持行缓冲不变。
  3. 后续printf("b\n")输出带换行符的内容，触发行缓冲自动刷新，数据被写入memfd，因此fstat能读到正确的文件大小。

• 当移除初始非空输出时：

  1. stdout的FILE结构体处于未初始化状态（stdio采用懒加载策略，仅在实际需要输出数据时才完成初始化）。
  2. dup2(temp_fd, 1)将fd1指向memfd（属于普通文件类型，非终端）。
  3. 首次执行printf("b\n")才触发stdout初始化，此时stdio检测到fd1对应普通文件，会将stdout设置为全缓冲模式。全缓冲下，只有缓冲区填满、调用fflush或关闭文件时，才会将用户态缓冲区的数据刷入内核文件。你的代码直接调用fstat，数据还停留在stdio缓冲区未写入memfd，因此返回大小为0。

• 额外验证点：

  • 若在printf("b\n")后添加fflush(stdout)，即使没有初始非空输出，fstat也会返回2，因为强制刷新了缓冲区内容到memfd。
  • printf("")不会触发stdout初始化（无实际输出数据），fflush(stdout)对未初始化的FILE对象无任何操作，因此这两种方式无法解决问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mark Galeck