No entiendo cómo funciona el buffer de printf()

Question

Tengo dos programas: primero.c y segundo.c

1. Cuando ejecuto ./primero obtengo esta salida:

Mensaje2\n
Mensaje1Mensaje3\n
Mensaje1Mensaje5Mensaje6

2. Cuando redirijo a un fichero usando ./primero > salida.txt en el fichero tengo una salida diferente:

Mensaje2\n
Mensaje1Mensaje5Mensaje6

No entiendo el por qué de esa salida ni por qué es distinta al redireccionar a un fichero.

primero.c

#include <stdio.h> 
main(){
   printf("Mensaje1"); 
   write(1,"Mensaje2\n",10); 
   if (fork()){
        printf("Mensaje3\n"); 
        execlp("segundo","segundo",0); 
        printf("Mensaje4");
   }
   printf("Mensaje5"); 
}

segundo.c

#include <stdio.h> 
main(){
    printf("Mensaje6"); 
}

---

ACTUALIZACIÓN:

Creo que al hacer un exec() se vacía el buffer. Cuando la salida es la estándar, el carácter \n vacía el buffer y lo imprime por pantalla porque es line-buffered. Sin embargo cuando está redireccionado al fichero no se imprime Mensaje3\n porque es fully buffered.

El contenido en hexadecimal del archivo salida.txt es:

00000000 4d 65 6e 73 61 6a 65 32 0a 00 4d 65 6e 73 61 6a |Mensaje2..Mensaj|
00000010 65 31 4d 65 6e 73 61 6a 65 35 4d 65 6e 73 61 6a |e1Mensaje5Mensaj|
00000020 65 36                                           |e6|
00000022

Answer 1

El problema sufrido es que al ejecutar la instrucción execlp() se sustituye el programa en ejecución por otro sin llamar a los procesos habituales de final de ejecución que vacía el buffer de salida de stdout si contiene aún información por enviar, por lo que si algo había pendiente de ser enviado a algún flujo de datos, se descarta.

Cuando la salida es la estándar, el carácter \n provoca el vaciado del buffer (envía el texto al terminal) porque es line buffered imprimiendo por pantalla todo aquello que tiene pendiente. Sin embargo, cuando la salida está redireccionada al fichero, no se imprime nada quedando pendiente en el buffer (en este caso Mensaje3\n) porque es fully buffered.

Más información sobre el comportamiento de las estrategias de buffering: https://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Buffering-Concepts.html

• Characters written to or read from an unbuffered stream are transmitted individually to or from the file as soon as possible.
• Characters written to a line buffered stream are transmitted to the file in blocks when a newline character is encountered.
• Characters written to or read from a fully buffered stream are transmitted to or from the file in blocks of arbitrary size.

En castellano:

• Los caracteres leídos desde o escritos hacia un flujo de datos sin buffer (unbuffered) son transmitidos individualmente desde o hacia el archivo tan pronto como sea posible.
• Los caracteres escritos a un flujo de datos con buffer de línea (line buffered) son transmitidos al archivo en bloques cuando se encuentra un carácter de nueva línea.
• Los caracteres escritos hacia o leídos desde un flujo de datos de buffer completo (fully buffered) son transmitidos en bloques de tamaño arbitrario.

Para solucionar esto se debe añadir setbuf(stdout, NULL) al principio de los programas para deshabilitar el uso del buffer en stdout o bien provocar un fflush() antes de la llamada a execlp():

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

int main() {
  /* Desactivamos el buffer de stdout */
  setbuf(stdout, NULL);
  printf("Mensaje1");
  write(1, "Mensaje2\n", 10);
  if (fork()) {
    printf("Mensaje3\n");
    /* O bien forzamos el vaciado del buffer antes de llamar a execlp */
    fflush(stdout);
    execlp("segundo", "segundo", NULL);
    printf("Mensaje4");
  }
  printf("Mensaje5");
}