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C++でUDPソケットを作成しています.
現在のものは, サーバがバッファにメッセージを貯めてまとめて表示するようになっています. デバッグのために受信した都度コンソールに表示をしたいです. これを実現するには下のコードをどのように修正したら良いのか教えていただきたいです.

環境:Ubuntu 20.04

ソースコード

server.cpp

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "udp_socket.hpp"
#include <unistd.h>

const int PortNumber = 50000; //49152~65535
const char *IPaddress = "172.0.0.1"; //recv側のip

const int recv_max_size = 10;
const int64_t timeout_setting = 10;

int main(int argc, char** argv) {
    UDPSocket udp0(IPaddress, PortNumber);

    udp0.udp_bind();

    for(int i = 0; i < recv_max_size; i++) {
        if(udp0.timeout(timeout_setting) == 0) {
            perror("time out");
            break;
        }
        std::string data = udp0.udp_recv();
        printf("%s\n", data.c_str());
    }

    return 0;
}

udp_socket.hpp (サーバー, クライアントの共通部分をまとめたもの)

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string>
#include <string.h>

class UDPSocket{
    int sock;
    struct sockaddr_in addr;
public:
    UDPSocket(std::string address, int port){
        sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
        addr.sin_family = AF_INET;
        addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(address.c_str());
        addr.sin_port = htons(port);
    }
    void udp_send(std::string word){
        sendto(sock, word.c_str(), word.length(), 0, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    }

    void udp_bind(){
        bind(sock, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    }

    int timeout(int64_t sec) {
        FD_ZERO(&readfds);
        FD_SET(sd, &readfds);
        tv.tv_sec = sec;
        return select(sd + 1, &readfds, NULL, NULL, &tv);
    }

    std::string udp_recv(){
        #define BUFFER_MAX 400
        char buf[BUFFER_MAX];
        memset(buf, 0, sizeof(buf));
        recv(sock, buf, sizeof(buf), 0);
        return std::string(buf);
    }
    void udp_recv(char *buf, int size){
        memset(buf, 0, size);
        recv(sock, buf, size, 0);
    }

    ~UDPSocket(){
        close(sock);
    }
private:
    int sd;
    struct sockaddr_in addr;
    socklen_t sin_size;
    struct sockaddr_in from_addr;
    fd_set readfds;
    struct timeval tv;
};

下が現在のサーバにsendtoしたときのログです.
closeした後にまとめてwriteしています. これをrecvfromするたびにwriteするようにしたいです.

11:38:10.804218 select(9, [8], NULL, NULL, {tv_sec=140262861, tv_usec=519539}) = 1 (in [8], left {tv_sec=140262859, tv_usec=184927}) <2.334631>
11:38:13.139160 recvfrom(8, "hello wolrd", 1500, 0, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(51618), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [32657->16]) = 11 <0.000007>
11:38:13.139263 fstat(1, {st_mode=S_IFIFO|0600, st_size=0, ...}) = 0 <0.000009>
11:38:13.139312 select(9, [8], NULL, NULL, {tv_sec=5, tv_usec=184927}) = 1 (in [8], left {tv_sec=4, tv_usec=682655}) <0.502286>
11:38:13.641707 recvfrom(8, "hello wolrd", 1500, 0, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(51618), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [16]) = 11 <0.000011>
11:38:13.641792 select(9, [8], NULL, NULL, {tv_sec=5, tv_usec=682655}) = 1 (in [8], left {tv_sec=4, tv_usec=745982}) <0.936685>
11:38:14.578538 recvfrom(8, "hello wolrd", 1500, 0, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(51618), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [16]) = 11 <0.000007>
11:38:14.578597 select(9, [8], NULL, NULL, {tv_sec=5, tv_usec=745982}) = 1 (in [8], left {tv_sec=5, tv_usec=478603}) <0.267391>
11:38:14.846041 recvfrom(8, "hello wolrd", 1500, 0, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(51618), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [16]) = 11 <0.000007>
11:38:14.846098 select(9, [8], NULL, NULL, {tv_sec=5, tv_usec=478603}) = 1 (in [8], left {tv_sec=5, tv_usec=278146}) <0.200496>
11:38:15.046662 recvfrom(8, "hello wolrd", 1500, 0, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(51618), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [16]) = 11 <0.000008>
11:38:15.046730 select(9, [8], NULL, NULL, {tv_sec=5, tv_usec=278146}) = 1 (in [8], left {tv_sec=2, tv_usec=754525}) <2.523639>
11:38:17.570431 recvfrom(8, "hello wolrd", 1500, 0, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(51618), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [16]) = 11 <0.000011>
11:38:17.570497 select(9, [8], NULL, NULL, {tv_sec=5, tv_usec=754525}) = 1 (in [8], left {tv_sec=4, tv_usec=82849}) <1.671736>
11:38:19.242312 recvfrom(8, "hello wolrd", 1500, 0, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(51618), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [16]) = 11 <0.000008>
11:38:19.242372 select(9, [8], NULL, NULL, {tv_sec=5, tv_usec=82849}) = 1 (in [8], left {tv_sec=3, tv_usec=527405}) <1.555459>
11:38:20.797890 recvfrom(8, "hello wolrd", 1500, 0, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(51618), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [16]) = 11 <0.000008>
11:38:20.797968 select(9, [8], NULL, NULL, {tv_sec=5, tv_usec=527405}) = 1 (in [8], left {tv_sec=3, tv_usec=153375}) <2.374050>
11:38:23.172093 recvfrom(8, "hello wolrd", 1500, 0, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(51618), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [16]) = 11 <0.000010>
11:38:23.172182 select(9, [8], NULL, NULL, {tv_sec=5, tv_usec=153375}) = 1 (in [8], left {tv_sec=2, tv_usec=996190}) <2.157256>
11:38:25.329508 recvfrom(8, "hello wolrd", 1500, 0, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(51618), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [16]) = 11 <0.000008>
11:38:25.329580 close(8)                = 0 <0.000016>
11:38:25.329626 write(1, "hello wolrd\nhello wolrd\nhello wo"..., 120) = 120 <0.000012>
11:38:25.329682 exit_group(0)           = ?
11:38:25.329806 +++ exited with 0 +++
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  • 1
    いまいちどのような回答を求められているのかわかりませんでした。挙げられたソースコードはサーバーですか?クライアントですか? 挙げられたログはサーバーですか?クライアントですか? 修正してほしいのはサーバーですか?クライアントですか? 質問文の記述は「下のコードをどのように修正したら」ですが、実際にはログにある「まとめてwrite」を修正する必要があるように思いますが、挙げられたコードには修正すべき「まとめてwrite」が含まれていません。
    – sayuri
    Commented 2022年11月23日 22:22
  • @sayuri 上のコードがserver.cppで, 下のコードがサーバー,クライアントの共通部分をまとめたudp_socket.hppです.
    – KKYA
    Commented 2022年11月23日 23:47
  • 1
    @KKYA それは質問に記してください。2つのコードとログだけ示されても読み手は何が何か分かりにくいので。また即時表示するのなら(printfのあと) fflush(stdout); 入れればいいのでは
    – oriri
    Commented 2022年11月24日 4:25
  • writeの説明もお願いします(質問へ)。マークダウンでのこの表記は write 関数と捉えることができ, ログの書き込み処理か何か, あるいは send/sendtoの代わりに write使用しているなど複数の意味に取れます。あるいは単なる表示を意味しているのなら表示もしくは printf のほうが伝わりやすいかも
    – oriri
    Commented 2022年11月24日 5:49
  • straceはそう書いた方がいいですよ
    – dameo
    Commented 2022年11月24日 9:27

2 件の回答 2

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やっと質問の意味が分かりました。

std::string data = udp0.udp_recv();
printf("%s\n", data.c_str());

と「都度printfを呼び出しているのになぜか出力されない」というstdoutの挙動に関する質問でしょうか? そうであればUDPは全く関係ありません。尋ねたい内容を適切に質問してください。

原因はバッファリングされているためです。ここでバッファリングの既定値は setvbuf(3)

Normally all files are block buffered. If a stream refers to a terminal (as stdout normally does), it is line buffered. The standard error stream stderr is always unbuffered by default.

と説明がありまして

  • ファイルはブロックバッファリングする
  • stdoutは行バッファリングする
  • stderrはバッファリングしない

となっています。"%s\n"を改行を含んでいるので行バッファリングは行われますが、本来は都度表示されるはずです。表示されないのは、リダイレクトやパイプなど直接コンソールに出力しておらず、ブロックバッファリングされているからではないでしょうか?

解決策は

setvbuf(stdout, NULL, _IOLBF, 0);

と行バッファリングに変更することでしょうか。


質問へのoririさんのコメントより

writeの説明もお願いします(質問へ)。マークダウンでのこの表記は write 関数と捉えることができ, ログの書き込み処理か何か, あるいは send/sendtoの代わりに write使用しているなど複数の意味に取れます。あるいは単なる表示を意味しているのなら表示もしくは printf のほうが伝わりやすいかも

誤解があるようなので説明しておきます。dameoさんもコメントされていますが、質問文末尾のログはstrace(1)コマンドによるシステムコールのログです。
このためログに登場する

11:38:25.329626 write(1, "hello wolrd\nhello wolrd\nhello wo"..., 120) = 120 <0.000012>

はlibcに含まれるwrite(3)関数ではなく、write(2)システムコールを指します。printf関数他、書き込みを行う関数は最終的にwriteシステムコールを呼び出すことになります。
また、第一引数の値が 1 となっていますが、これは歴史的にstdin = 0stdout = 1stderr = 2と定められているため、stdoutであることが読み取れます。


回答へのdameoさんのコメントより

書き込まれるのがそこだけとは限らないし、対策はfflush(stdout)の方が簡単で十分かと

仮に私の推測が正しく意図しないバッファリングが原因だった場合、stdout使用箇所すべてにいちいちfflush(stdout)を記述するのは、煩雑で記述漏れの懸念もあり、対策として適切ではないと考えます。個人としてそのような対応をとるのは構いませんが、Q&Aとしてはやはり、バッファリングが原因であればバッファリングを制御すべきです。(小泉構文)

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  • 原因分析自体に異論はないのですが、書き込まれるのがそこだけとは限らないし、対策はfflush(stdout)の方が簡単で十分かと…併記お願いできますか? (std::endlなどを使えば自動的にflushされますし)
    – dameo
    Commented 2022年11月24日 10:34
  • そうではなく、確実にバッファをフラッシュしたいタイミングだけflushすればいいという話です。標準出力でバッファリングを全くできなくしたいというわけではないと思いますよ。
    – dameo
    Commented 2022年11月26日 10:34
  • 例えばログ出力において最後が出力されないなどの現象に悩んでここに来た人が、対応方法を読んで、やってみたら超遅くなっちゃった、ということが考えられます。対策というのは影響範囲がなるべく少なくできた方がいいときも多いので、何度も言いますが、併記をお願いします。
    – dameo
    Commented 2022年11月26日 11:13
  • godbolt.org/z/KahqrfKn5 多少意地悪な例ではありますが、こんな小さなサイズでも桁が違う時間の違いを生みますよ。
    – dameo
    Commented 2022年11月26日 12:43
  • 4
    @dameo 第三者がコメントで "投稿の改善" を提案することはできますが、「○○についても書いておいて」とお願いをするのは少し違う気がします。 (みんなで一つの回答を作り上げる コミュニティwiki という仕組みも存在します) 誰かの回答で不十分だと思う場合には、自分自身で別の回答を投稿してください。 / ヘルプの コメント に関するページも改めて目を通してみてください。
    – cubick
    Commented 2022年11月27日 11:30
-3

回答ではありません

https://ja.stackoverflow.com/a/92401/54957
についてですが、コメントの依頼を聞き入れて頂けなかったので、動かして確認できない話というのは分かりにくいだろうということもあり、同根の簡易な現象再現/確認合わせてコードにしてみました。

do_test() {
        echo '[console]'
        strace ./fwrite 3>&2 2>&1 1>&3 | grep ^write
        echo '[redirect >/dev/null]'
        strace ./fwrite 2>&1 1>/dev/null | grep ^write
}
cat >fwrite.cpp <<EOF
#include <stdio.h>
int main() {
        const char str[] = {"hello\n"};
        fwrite(str, sizeof(str[0]), sizeof(str)/sizeof(str[0]) - 1, stdout);
#ifdef FLUSH
        fflush(stdout);
#endif
        fwrite(str, sizeof(str[0]), sizeof(str)/sizeof(str[0]) - 1, stdout);
        return 0;
}
EOF
g++ -g -Wall -Wpedantic fwrite.cpp -o fwrite
echo '== without flush =='
do_test
g++ -g -Wall -Wpedantic -DFLUSH fwrite.cpp -o fwrite
echo '== with flush =='
do_test

上記スクリプトの出力例は以下のとおりです。

$ sh fwrite.sh 
== without flush ==
[console]
hello
write(1, "hello\n", 6)                  = 6
hello
write(1, "hello\n", 6)                  = 6
[redirect >/dev/null]
write(1, "hello\nhello\n", 12)          = 12
== with flush ==
[console]
hello
write(1, "hello\n", 6)                  = 6
hello
write(1, "hello\n", 6)                  = 6
[redirect >/dev/null]
write(1, "hello\n", 6)                  = 6
write(1, "hello\n", 6)                  = 6
$
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