[Linux] 표준 입출력 (stdin, stdout, stderr)

Name	Description
stdin	키보드 입력을 뜻한다
stdout	화면 출력을 말한다 (line buffer 사용)
stderr	화면 출력을 말한다 (non buffer)

stdout과 stderr의 차이는 line buffer의 사용 유무다. 우리가 C programming에서 사용하는 printf는 fprintf(stdout, "")과 동일한 함수로, 텍스트를 line buffer에 저장한 뒤에 출력해준다.

반면 stderr 표준에러는 긴급성이 더 중요하기 때문에 line buffer를 거치지 않고 즉시 출력한다.

Example

#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv) {
    fprintf(stdout, "Shumin");
    sleep(10);
    return 0;
}

stdout을 통한 fprintf 출력은 개행문자 '\n'를 만나야 buffer flush를 하는데 만약 만나지 않는다면 process가 종료될 때 buffer flush를 한다. sleep 함수가 있기 때문에 10초 뒤에 종료된 뒤에 “Shumin” 문자가 찍히는 것을 볼 수 있다.

#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv) {
    fprintf(stderr, "Shumin");
    sleep(10);
    return 0;
}

반면 stderr를 사용한 경우 10초가 지나 process가 종료되기 전에 즉시 출력되는 것을 볼 수 있다.

실제로 system call trace 프로그램을 통해서 확인해보면 다음과 같이 stdin은 0, stdout은 1, stderr는 2로 나타난다.

$ strace ./a.out
execve("./a.out", ["./a.out"], 0x7fff1d9b5380 /* 17 vars */) = 0
brk(NULL)                               = 0x55b225104000
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=28088, ...}) = 0
mmap(NULL, 28088, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7fcefb302000
close(3)                                = 0
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
openat(AT_FDCWD, "/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\2\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0\20\35\2\0\0\0\0\0"..., 832) = 832
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=2030928, ...}) = 0
mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7fcefb300000
mmap(NULL, 4131552, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x7fcefacef000
mprotect(0x7fcefaed6000, 2097152, PROT_NONE) = 0
mmap(0x7fcefb0d6000, 24576, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x1e7000) = 0x7fcefb0d6000
mmap(0x7fcefb0dc000, 15072, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7fcefb0dc000
close(3)                                = 0
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7fcefb3014c0) = 0
mprotect(0x7fcefb0d6000, 16384, PROT_READ) = 0
mprotect(0x55b223c6a000, 4096, PROT_READ) = 0
mprotect(0x7fcefb309000, 4096, PROT_READ) = 0
munmap(0x7fcefb302000, 28088)           = 0
fstat(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 16), ...}) = 0
brk(NULL)                               = 0x55b225104000
brk(0x55b225125000)                     = 0x55b225125000
nanosleep({tv_sec=5, tv_nsec=0}, 0x7ffcfa7ad940) = 0
write(1, "Shumin", 6Hello)           = 6
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++

Line buffer 응용

Line buffer는 개행문자 ‘\n'를 만나기전엔 flush가 되지 않는다. 만약 0.1초마다 문자를 출력해주는 프로그램을 만든다고 하면 아래처럼 하게되면 원하는대로 동작하지 않게 된다.

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char **argv) {
    FILE *fp;
    int ch; 
    fp = fopen(argv[1], "r");
    while((ch = fgetc(fp)) != EOF) {
        usleep(100000);
        fputc(ch, stdout);
//      fflush(stdout);
    }   
    fclose(fp);
    return 0;
} 

위 코드에 주석된 fflush(stdout) 부분을 넣으면 원하는 대로 동작한다.