Question

我们有一个包含许多打印消息的守护程序。由于我们正在使用CPU和其他约束性硬件较弱的嵌入式设备进行工作，因此我们希望在最终版本中最大程度地减少printf消息的各种成本（IO，CPU等）。（用户没有控制台）

我和我的队友有分歧。他认为我们可以将所有内容重定向到/ dev / null。它不会花费任何IO，因此影响将降至最低。但是我认为仍然会占用CPU，我们最好为printf定义一个宏，以便我们可以重写“ printf”（也许只是返回）。

所以我需要一些关于谁是正确的观点。 Linux是否足够聪明以优化printf？我真的对此表示怀疑。

Answer 1

差不多。

将程序的标准输出重定向到/dev/null时，对printf(3)的任何调用仍将评估所有参数，并且字符串格式化过程仍将在调用write(2)之前进行，它将完整格式的字符串写入流程的标准输出。在内核级别，数据没有写入磁盘，而是被与特殊设备/dev/null关联的处理程序丢弃。

因此，最好的情况是，您不会绕过或避免评估参数并将参数传递给printf，printf之后的字符串格式化作业以及至少一个系统调用的开销。仅通过将stdout重定向到/dev/null即可实际写入数据。好吧，这是Linux上的真正区别。该实现仅返回要写入的字节数（由调用write(2)的第3个参数指定），而忽略其他所有内容（请参见this answer）。根据所写入的数据量以及目标设备（磁盘或终端）的速度，性能差异可能会相差很大。一般来说，在嵌入式系统上，通过重定向到/dev/null来中断磁盘写操作可以节省大量系统资源，以节省大量写入数据。

尽管从理论上讲，该程序可以检测/dev/null并在它们符合的标准（ISO C和POSIX）的限制内执行一些优化，但基于对常见实现的一般理解，它们实际上并没有（即我不知道有任何Unix或Linux系统这样做。

POSIX标准要求对任何对printf(3)的调用都写入标准输出，因此根据相关的文件描述符来禁止对write(2)的调用是不符合标准的。有关POSIX要求的更多详细信息，您可以阅读Damon's answer。哦，还有一个简短的注释：尽管没有经过认证认证，所有Linux发行版实际上都符合POSIX。

请注意，如果完全替换printf，某些副作用可能会出错，例如printf("%d%n", a++, &b)。如果您确实需要根据程序执行环境抑制输出，请考虑设置全局标志并包装printf以在打印前检查该标志-这不会使程序的速度降低到可见性能下降的程度，因为单个条件检查比调用printf和进行所有字符串格式化要快。

Answer 2

printf函数将写入stdout。它不符合针对/dev/null进行优化的要求。因此，您将需要分析格式字符串和评估任何必要的参数的开销，并且您将至少有一个syscall，并且您还将缓冲区复制到内核地址空间（与syscall的开销相比，这是微不足道的）

此答案基于POSIX的特定文档。

系统接口
  dprintf，fprintf，printf，snprintf，sprintf-打印格式的输出

fprintf（）函数应将输出放置在指定的输出流上。 printf（）函数应将输出放置在标准输出流stdout上。 sprintf（）函数应将输出后跟空字节'\ 0'放置在从* s开始的连续字节中；用户有责任确保有足够的可用空间。

基本定义
  应
  对于符合POSIX.1-2017的实现，请描述强制性的功能或行为。应用程序可以依赖功能或行为的存在。

Answer 3

printf函数将写入stdout。如果将连接到stdout的文件描述符重定向到/dev/null，则不会在任何地方写入输出（但仍会写入），但是对printf本身的调用及其格式设置仍然会发生。

Answer 4

使用printf（）源作为准则编写自己的包装printf（），如果设置了noprint标志，则立即返回。缺点是，在实际打印时，由于必须两次解析格式字符串，因此会消耗更多资源。但是在不打印时它使用的资源可以忽略不计。不能简单地替换printf（），因为printf（）内部的基础调用可以随着stdio库的更新版本而改变。

void printf2（const char * formatstring，...）;

Answer 5

通常来说，如果实现不影响程序的可观察（功能）输出，则允许执行此类优化。对于printf()，这意味着如果程序不使用返回值，并且没有%n转换，则该实现将不做任何事情。

实际上，我不知道目前（2019年初）在Linux上执行过任何优化的实现-我熟悉的编译器和库将格式化输出并将结果写入null设备，具体取决于在内核上'忽略它。

如果在不使用输出时确实需要节省格式化成本，则可能需要编写自己的转发功能-您将希望它返回void，并且应检查%n的格式字符串。（如果需要这些副作用，可以将snprintf与NULL和0缓冲区一起使用，但是节省下来的钱不太可能偿还所投入的精力。）

Answer 6

在 C 中编写 0; 确实执行并且什么也不执行，这类似于 ;。

意味着你可以写一个宏

#if DEBUG
#define devlognix(frmt,...) fprintf(stderr,(frmt).UTF8String,##__VA_ARGS__)
#else
#define nadanix 0
#define devlognix(frmt,...) nadanix
#endif
#define XYZKitLogError(frmt, ...) devlognix(frmt)

其中 XYZKitLogError 将是您的 Log 命令。甚至

#define nadanix ;

这将在编译时踢出所有日志调用并替换为 0; 或 ; 以便解析出来。

您会收到未使用的变量警告，但它会做您想做的事情，而且这种副作用甚至会有所帮助，因为它会告诉您有关版本中不需要的计算。

.UTF8String 是一种将 NSStrings 转换为 const char* 的 Objective-C 方法 - 您不需要。

即使我将输出重定向到/ dev / null，printf仍然会产生成本吗？

6 个答案: