未刷新stdout缓冲区是否会导致文件输出内容错误

结论 #

是的，如果你注释掉fflush(stdout)代码行，最终HelloWorld.txt中会同时写入Hello World 1和Hello World 2两条内容。

原因说明 #

首先需要明确两个核心概念的区别：

• 内核层面维护的文件描述符映射关系：dup2系列函数修改的是这层映射，只会改变后续系统调用写文件时的目标，完全不会操作C标准库在用户空间维护的缓冲区数据
• C标准库(stdio)层面的用户态输出缓冲区：printf这类stdio函数的输出内容会先暂存在这个缓冲区中，满足刷新条件才会真正调用系统调用写到内核对应的文件里

注释掉fflush(stdout)时的执行流程： #

1. 第一次执行dup2(FILE1,STDOUT_FILENO)后，标准输出对应的底层文件描述符指向原终端输出
2. 执行printf("Hello World 1\n")，内容写入stdout的用户态缓冲区，此时如果没有触发自动刷新（比如如果标准输出被重定向到文件时默认是全缓冲，就算带换行也不会自动刷新），内容会一直留在缓冲区中
3. 执行dup2(FILE2,STDOUT_FILENO)，修改了内核层面标准输出文件描述符的映射，指向HelloWorld.txt，但用户态缓冲区里的Hello World 1内容没有被清空也没有被写出
4. 执行printf("Hello World 2\n")，内容追加到同一个stdout缓冲区中
5. 程序退出时，stdio会自动刷新所有打开的流缓冲区，此时缓冲区里的两条内容会一起写入当前标准输出对应的文件，也就是HelloWorld.txt

保留fflush(stdout)时的执行流程： #

fflush(stdout)会把当前缓冲区里的Hello World 1立刻刷入当时对应的底层文件（原终端输出），同时清空缓冲区。后续修改文件描述符后写入的Hello World 2是缓冲区里唯一的内容，程序退出时只会把这一条写入HelloWorld.txt。

对应测试代码 #

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
    int FILE1 = dup(STDOUT_FILENO);
    int FILE2 = open("HelloWorld.txt",O_WRONLY|O_CREAT,0666);


    dup2(FILE1,STDOUT_FILENO);
    printf("Hello World 1\n");

    //THE LINE OF CONCERN
    fflush(stdout);

    dup2(FILE2,STDOUT_FILENO);

    printf("Hello World 2\n");
    close(FILE2);
    close(FILE1);
    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Futuristic Gladiator