频繁的isatty()调用对性能的影响

Question

我正在编写一个在终端上生成彩色输出的linux程序.由于程序标准输出可以重定向到文本文件,或者通常重定向到非终端接收器,并且方法应该保持尽可能通用,我需要调用isatty(int fd)以确定是否应该发送ASCII颜色转义码.

由于我不确定在每次调用printf()之前调用isatty()对性能的影响,我已经实现了一个缓冲区,缓冲了前16个fds的isatty()结果:

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

#define TERM_NORMAL     "\x1b\x5bm"
#define TERM_BRIGHT     "\x1b\x5b\x31m"
#define TERM_BOLD       "\x1b\x5b\x31m"
#define TERM_BLINK      "\x1b\x5b\x35m"
#define TERM_RED        "\x1b\x5b\x33\x31m"

//to prevent unnecessary isatty() calls, provide this lookup table
//for the first 16 fds
//0 means that it has not been checked yet
//1 means the fd is not a tty
//2 means the fd is a tty 
char isattybuf[16] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
inline bool isattybuffered(int fd) {
        if(fd >= 0 && fd < sizeof(isattybuf)) {
                if(!isattybuf[fd])
                        isattybuf[fd] = isatty(fd) + 1;
                return isattybuf[16] - 1;
        } else {
                return isatty(fd);
        }
}

#define colprintf(col, format, ...)                                     \
        if(isattybuffered(fileno(stdout)))                              \
                printf(col format TERM_NORMAL, ## __VA_ARGS__);         \
        else                                                            \
                printf(format, ## __VA_ARGS__);

#define colfprintf(col, f, format, ...)                                 \
        if(isattybuffered(fileno(f)))                                   \
                fprintf(f, col format TERM_NORMAL, ## __VA_ARGS__);     \
        else                                                            \
                fprintf(f, format, ## __VA_ARGS__);

//for testing
int main() {
        colprintf(TERM_BRIGHT TERM_BLINK, "test1\n");
        colprintf(TERM_RED TERM_BRIGHT,   "test2\n");
}

但这也有一些缺点:

• 由于它将成为库头文件的一部分,因此每个包含头文件的c文件都会有一个缓冲区数组
• 相应地,isatty()可能被调用n次,其中n是使用代码的c文件的数量
• 如果打开文件,调用isatty(),然后关闭文件,然后使用相同的fd打开tty,缓冲区信息可能是错误的

消除前两个问题的另一种解决方案是使用extern关键字将缓冲区变量放入一个单独的c文件中,但即使代码被编译为共享库对象并由多个程序同时使用,这是否也能正常工作？

遗憾的是,该ISATTY(3)联机帮助页未提供有关该方法性能影响的任何提示.

更新 我刚刚运行了一些基准测试,每次调用它时似乎都有isatty()一个ioctl系统调用,在我的x86_64 ARCH系统上需要大约700ns或500个时钟周期.write()系统调用(由调用方式printf)花费大约相同的时间,因此如果isatty()没有缓冲,则每次输出操作的性能损失少于1μs或大约一半(与终端所需的时间相比,这似乎是难以理解的)滚动,但在将输出重定向到大文本文件时可能变得很重要.特别是在连续调用时printf(),write系统调用仅每4096个字节调用一次,因此代码可能花费大量时间等待isatty()的结果,因此缓冲似乎有意义.

所以我仍然想听听你对我缓冲尝试的看法,以及我提到的问题.

Answer 1

一个快速的基准表明,至少在达尔文上,isatty并没有被缓存,而且每次都会进行一次ioctl.文件描述符0 - 99的10 000次检查在2.8GHz i7(mac)上仅用了0.4秒.我会说调用printf的成本远远超过调用isatty.

无论如何,我会使用一个函数指针.在开始我会调用一个isatty并映射指向函数的指针(printf没有ascii/printf与ascii)然后使用该指针.

马丁