C 语言 stdio 缓冲原理
更新时间：2026-08-26。本文是
languages/c/主题高手层文档。
本文要回答的问题
printf之后数据真的马上到文件/终端了吗？- 为什么管道里 printf 的输出顺序会乱？无缓冲的行缓冲是什么？
- 一个
printf多次调用 vs 拼好一次写，差在哪？
一、三级缓冲
printf/fprintf 先写进用户态缓冲区，攒够才触发一次 write 系统调用：
| 缓冲类型 | 触发时机 | 适用 |
|---|---|---|
| 全缓冲 | 缓冲区满（默认 4-8KB）或 fflush/fclose | 重定向到文件 |
| 行缓冲 | 遇到 \n | 终端（stdout） |
| 无缓冲 | 立即写 | stderr |
坑：stdout 到终端是行缓冲、重定向到文件是全缓冲——所以 printf 后马上 fork/崩溃，日志可能丢（缓冲没刷）。stderr 无缓冲，错误信息即时可见。
二、关键函数
c
setvbuf(fp, NULL, _IONBF, 0); /* 关闭缓冲 */
setvbuf(fp, buf, _IOFBF, 4096); /* 自定义全缓冲 */
fflush(stdout); /* 手动刷盘 */fflush 是"强制现在写"，也是调试时让日志立刻落盘的惯用手段。
三、性能差异
- 1000 次
printf各一行：全缓冲可能只触发几次write；逐行无缓冲则触发 1000 次系统调用。 - 系统调用是性能分水岭（用户态↔内核态切换），见 strace 观察系统调用。
- 策略：少调用、大缓冲、批量拼好再写（衔接 字符串性能）。
实测：1000 次 printf 只触发 3 次 write
c
for (int i = 0; i < 1000; i++)
fprintf(stdout, "line %d\n", i);用 strace -c 统计（重定向到文件，全缓冲）：
text
% time seconds usecs/call calls errors syscall
...
7.63 0.000037 12 3 write ← 只有 3 次 write！1000 次 fprintf，只触发了 3 次 write 系统调用——这就是全缓冲的价值：数据先攒在用户态缓冲区（默认 4-8KB），攒满才一次性 write。如果换成无缓冲，就是 1000 次系统调用，性能差几个数量级。
四、与入门层的衔接
- fopen/fclose 与流概念，见 fopen 与 fclose。
- fputc/fputs 逐字符/逐串写的差异，见 fputc 与 fputs。
一句话总结
stdio 缓冲是"攒一批再交出去"的批发商：文件全缓冲、终端行缓冲、stderr 无缓冲，批量写减少系统调用就是性能，日志丢失时先怀疑缓冲没刷。
本文已完成填充：示例代码与实测数据已补齐。