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printf() and stdio in the Julia runtime

Libuv wrappers for stdio

julia.h는 stdio.h 스트림에 대한 libuv 래퍼를 정의합니다:

uv_stream_t *JL_STDIN;
uv_stream_t *JL_STDOUT;
uv_stream_t *JL_STDERR;

... 및 해당 출력 함수:

int jl_printf(uv_stream_t *s, const char *format, ...);
int jl_vprintf(uv_stream_t *s, const char *format, va_list args);

이 printf 함수는 src/ 및 cli/ 디렉토리의 .c 파일에서 표준 입출력이 필요한 곳에서 사용되어 출력 버퍼링이 통일된 방식으로 처리되도록 합니다.

In special cases, like signal handlers, where the full libuv infrastructure is too heavy, jl_safe_printf() can be used to write(2) directly to STDERR_FILENO:

void jl_safe_printf(const char *str, ...);

Interface between JL_STD* and Julia code

Base.stdin, Base.stdout 및 Base.stderr는 런타임에 정의된 JL_STD* libuv 스트림에 바인딩되어 있습니다.

줄리아의 __init__() 함수(에서 base/sysimg.jl)는 reinit_stdio() (에서 base/stream.jl)를 호출하여 Base.stdin, Base.stdout 및 Base.stderr에 대한 줄리아 객체를 생성합니다.

reinit_stdio()는 ccall를 사용하여 JL_STD*에 대한 포인터를 검색하고, 각 스트림의 유형을 검사하기 위해 jl_uv_handle_type()를 호출합니다. 그런 다음 각 스트림을 나타내기 위해 Julia Base.IOStream, Base.TTY 또는 Base.PipeEndpoint 객체를 생성합니다. 예:

$ julia -e 'println(typeof((stdin, stdout, stderr)))'
Tuple{Base.TTY,Base.TTY,Base.TTY}

$ julia -e 'println(typeof((stdin, stdout, stderr)))' < /dev/null 2>/dev/null
Tuple{IOStream,Base.TTY,IOStream}

$ echo hello | julia -e 'println(typeof((stdin, stdout, stderr)))' | cat
Tuple{Base.PipeEndpoint,Base.PipeEndpoint,Base.TTY}

Base.read 및 Base.write 메서드는 이러한 스트림에 대해 ccall를 사용하여 src/jl_uv.c에서 libuv 래퍼를 호출합니다. 예:

stream.jl: function write(s::IO, p::Ptr, nb::Integer)
               -> ccall(:jl_uv_write, ...)
  jl_uv.c:          -> int jl_uv_write(uv_stream_t *stream, ...)
                        -> uv_write(uvw, stream, buf, ...)

printf() during initialization

jl_printf() 등에서 의존하는 libuv 스트림은 런타임 초기화 중간까지 사용할 수 없습니다 (자세한 내용은 init.c, init_stdio() 참조). 이 이전에 출력해야 하는 오류 메시지나 경고는 다음 메커니즘을 통해 표준 C 라이브러리 fwrite() 함수로 라우팅됩니다:

sys.c에서 JL_STD* 스트림 포인터는 정수 상수 STD*_FILENO (0, 1 및 2)로 정적으로 초기화됩니다. jl_uv.c에서 jl_uv_puts() 함수는 uv_stream_t* stream 인수를 확인하고 스트림이 STDOUT_FILENO 또는 STDERR_FILENO로 설정되어 있으면 fwrite()를 호출합니다.

이것은 초기화가 완료되기 전에 특정 코드 조각에 접근할 수 있는지 여부와 관계없이 런타임 전반에 걸쳐 jl_printf()의 일관된 사용을 허용합니다.

Legacy ios.c library

src/support/ios.c 라이브러리는 femtolisp에서 상속됩니다. 이 라이브러리는 크로스 플랫폼 버퍼링된 파일 IO와 메모리 내 임시 버퍼를 제공합니다.

ios.c는 여전히 다음에서 사용됩니다:

  • src/flisp/*.c
  • src/dump.c – 직렬화 파일 IO 및 메모리 버퍼용.
  • src/staticdata.c – 직렬화 파일 IO 및 메모리 버퍼용.
  • base/iostream.jl – 파일 IO를 위한 것 (libuv에 해당하는 base/fs.jl 참조).

ios.c의 사용은 이러한 모듈에서 대부분 독립적이며 libuv I/O 시스템과 분리되어 있습니다. 그러나 one place에서 femtolisp는 레거시 ios_t 스트림을 사용하여 jl_printf()를 호출합니다.

ios.h에는 ios_t.bm 필드가 uv_stream_t.type과 정렬되도록 하는 해킹이 있으며, 이는 ios_t.bm에 사용되는 값이 유효한 UV_HANDLE_TYPE 값과 겹치지 않도록 보장합니다. 이를 통해 uv_stream_t 포인터가 ios_t 스트림을 가리킬 수 있습니다.

이것은 jl_printf() 호출자 jl_static_show()가 femtolisp의 fl_print() 함수에 의해 ios_t 스트림을 전달받기 때문에 필요합니다. Julia의 jl_uv_puts() 함수는 이를 특별히 처리합니다:

if (stream->type > UV_HANDLE_TYPE_MAX) {
    return ios_write((ios_t*)stream, str, n);
}