Ответ.

История вопроса

Буферизация ввода-вывода (IO buffering) присутствует в языке C с момента появления стандартной библиотеки (stdio). Она была введена для повышения производительности операций чтения и записи, поскольку обращения к диску или устройствам — дорогая операция по времени, и буферизация позволяет уменьшить их количество.

Проблема

Непонимание работы буферизации может привести к неожиданным задержкам во вводе-выводе, потере данных при аварийном завершении программы, ошибкам в работе с несколькими потоками (особенно при stdout/stderr), а также к ошибкам синхронизации между процессами или системами.

Решение

Зная, что файловые потоки могут быть буферизированы, линейно буферизированы или небезапасно буферизированы, важно использовать функции принудительного сброса буфера (fflush()), корректно закрывать файлы (fclose()), а также грамотно комбинировать работу со stdin, stdout и stderr. Буферизация также зависит от типа потока (например, stdout сбрасывается при выводе символа в связанном с терминалом потоке, но не всегда — если это файл).

Пример кода:

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello");
    // sleep(10); // до fflush вывода не будет
    fflush(stdout); // сразу выводит буфер на экран
    return 0;
}

Ключевые особенности:

Стандартная библиотека различает буферизацию: полностью буферизированный, построчно (Line buffered), небезопасно буферизированный (Unbuffered) потоки
fflush() — основной инструмент сброса буфера вручную
stdout и stderr могут буферизоваться по-разному, что важно при логировании ошибок

Вопросы с подвохом.

Можно ли полагаться на то, что вывод printf сразу появится на экране?

Нет, если вывод идёт не в терминал, а например, в файл — строки не появятся до тех пор, пока не произойдёт flush буфера, либо не будет достигнут буферный лимит. Даже в терминале, строка без может не появиться сразу. Используйте fflush(stdout); для немедленного вывода.

Что произойдет, если вызвать fflush(stdin)?

Это undefined behavior согласно стандарту C. Некоторые компиляторы/платформы могут очищать буфер входного потока, но это не гарантируется стандартом, и такой приём не переносим и потенциально опасен.

Можно ли printf и fprintf(stderr, ...) считать эквивалентными для немедленного вывода?

Нет. Стандартный выход (stdout) обычно буферизуется полностью или построчно, stderr по стандарту всегда небезопасно буферизуется. То есть, вывод в stderr появляется на экране сразу, а в stdout — нет.

Типовые ошибки и анти-паттерны

Использование fflush(stdin) для очистки буфера ввода
Игнорирование необходимости закрывать файлы
Ожидание появления вывода в stdout без учёта буферизации

Пример из жизни

Негативный кейс

Программа пишет лог-файл через printf, но не вызывает fflush(stdout) и не закрывает файл при аварийном завершении.

Плюсы:

Высокая скорость записи при большом объёме данных

Минусы:

Потеря последней части логов при сбое
Сложность отладки ошибок из-за неактуального состояния файла

Позитивный кейс

Программа после каждой важной лог-записи вызывает fflush(stdout), либо пишет критичные сообщения в stderr.