一個FORK的面試題
前兩天有人問了個關(guān)于Unix的fork()系統(tǒng)調(diào)用的面試題，我覺得比較有趣，寫篇文章與大家分享一下。這個題是這樣的：
題目：請問下面的程序一共輸出多少個“-”？
#include?
#include?
#include?
int?main(void)
{
???int?i;
???for(i=0;?i<2;?i++){
??????fork();
??????printf("-");
???}
???wait(NULL);
???wait(NULL);
???return?0;
}
如果你對fork()的機制比較熟悉的話，這個題并不難，輸出應(yīng)該是6個“-”，但是，實際上這個程序會很tricky地輸出8個“-”。
要講清這個題，我們首先需要知道fork()系統(tǒng)調(diào)用的特性，
fork()系統(tǒng)調(diào)用是Unix下以自身進程創(chuàng)建子進程的系統(tǒng)調(diào)用，一次調(diào)用，兩次返回，如果返回是0，則是子進程，如果返回值>0，則是父進程（返回值是子進程的pid），這是眾為周知的。
還有一個很重要的東西是，在fork()的調(diào)用處，整個父進程空間會原模原樣地復(fù)制到子進程中，包括指令，變量值，程序調(diào)用棧，環(huán)境變量，緩沖區(qū)，等等。
所以，上面的那個程序為什么會輸入8個“-”。
這是因為printf(“-“);語句有buffer，所以，對于上述程序，printf(“-“);把“-”放到了緩存中，并沒有真正的輸出。
在fork的時候，緩存被復(fù)制到了子進程空間，所以，就多了兩個，就成了8個，而不是6個。
另外，多說一下，我們知道，Unix下的設(shè)備有“塊設(shè)備”和“字符設(shè)備”的概念。
所謂塊設(shè)備，就是以一塊一塊的數(shù)據(jù)存取的設(shè)備，字符設(shè)備是一次存取一個字符的設(shè)備。
磁盤、內(nèi)存都是塊設(shè)備，字符設(shè)備如鍵盤和串口。塊設(shè)備一般都有緩存，而字符設(shè)備一般都沒有緩存。
對于上面的問題，我們?nèi)绻薷囊幌律厦娴膒rintf的那條語句為：
printf("-\n");
或是
printf("-");
fflush(stdout);
就沒有問題了（就是6個“-”了），因為程序遇到“\n”，或是EOF，或是緩中區(qū)滿，或是文件描述符關(guān)閉，或是主動flush，或是程序退出，就會把數(shù)據(jù)刷出緩沖區(qū)。
需要注意的是，標(biāo)準(zhǔn)輸出是行緩沖，所以遇到“\n”的時候會刷出緩沖區(qū)，但對于磁盤這個塊設(shè)備來說，“\n”并不會引起緩沖區(qū)刷出的動作，那是全緩沖，你可以使用setvbuf來設(shè)置緩沖區(qū)大小，或是用fflush刷緩存。
我估計有些朋友可能對于fork()還不是很了解，那么我們把上面的程序改成下面這樣：
#include?
#include?
#include?
int?main(void)
{
???int?i;
???for(i=0;?i<2;?i++){
??????fork();
??????//注意：下面的printf有“\n”
??????printf("ppid=%d,?pid=%d,?i=%d?\n",?getppid(),?getpid(),?i);
???}
???sleep(10);?//讓進程停留十秒，這樣我們可以用pstree查看一下進程樹
???return?0;
}
于是，上面這段程序會輸出下面的結(jié)果，（注：編譯出的可執(zhí)行的程序名為fork）
ppid=8858,?pid=8518,?i=0
ppid=8858,?pid=8518,?i=1
ppid=8518,?pid=8519,?i=0
ppid=8518,?pid=8519,?i=1
ppid=8518,?pid=8520,?i=1
ppid=8519,?pid=8521,?i=1
$?pstree?-p?|?grep?fork
|-bash(8858)-+-fork(8518)-+-fork(8519)---fork(8521)
|????????????|????????????`-fork(8520)
面對這樣的圖你可能還是看不懂，沒事，我好事做到底，畫個圖給你看看：
注意：上圖中的我用了幾個色彩，相同顏色的是同一個進程。于是，我們的pstree的圖示就可以成為下面這個樣子：（下圖中的顏色與上圖對應(yīng)）
這樣，對于printf(“-“);這個語句，我們就可以很清楚的知道，哪個子進程復(fù)制了父進程標(biāo)準(zhǔn)輸出緩中區(qū)里的的內(nèi)容，而導(dǎo)致了多次輸出了。（如下圖所示，就是我陰影并雙邊框了那兩個子進程）
現(xiàn)在你明白了吧。
原文鏈接：https://coolshell.cn/articles/7965.html
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