关于进程创建三,完结篇
在连续写了2个自己的实验笔记之后,貌似这个问题有点头绪了,在二中我们发现了出现了0-》1-》0的现象,且在多次运行之后,
结果证实了这个规律是稳定的,当然也发现存在缓存区的现象,这里需要感谢一下 我的一位大学同学,是他为我找到了下面的这篇文章,
讲的是同样的问题,不同的是这哥们是专家,在上述的2篇文章中出现了分析错误,所以请一定抱着怀疑的态度看我写的文章,再我看完这篇文章后,
可能会推翻之前的结论,特别是在二中提到的输出次数问题。
下面的部分来自下面的地址:http://coolshell.cn/articles/7965.html 作者为陈皓,不知道是不是我之前看过一本c、c++语言书籍的作者,如果你觉得
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前两天有人问了个关于Unix的fork()系统调用的面试题,这个题正好是我大约十年前找工作时某公司问我的一个题,我觉得比较有趣,写篇文章与大家分享一下。这个题是这样的:
题目:请问下面的程序一共输出多少个“-”?
#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main(void){ int i; for(i=0; i<2; i++){ fork(); printf("-"); } return 0;}
如果你对fork()的机制比较熟悉的话,这个题并不难,输出应该是6个“-”,但是,实际上这个程序会很tricky地输出8个“-”。
要讲清这个题,我们首先需要知道fork()系统调用的特性,
fork()系统调用是Unix下以自身进程创建子进程的系统调用,一次调用,两次返回,如果返回是0,则是子进程,如果返回值>0,则是父进程(返回值是子进程的pid),这是众为周知的。还有一个很重要的东西是,在fork()的调用处,整个父进程空间会原模原样地复制到子进程中,包括指令,变量值,程序调用栈,环境变量,缓冲区,等等。所以,上面的那个程序为什么会输入8个“-”,这是因为printf(“-”);语句有buffer,所以,对于上述程序,printf(“-”);把“-”放到了缓存中,并没有真正的输出(参看《C语言的迷题》中的第一题),在fork的时候,缓存被复制到了子进程空间,所以,就多了两个,就成了8个,而不是6个。
另外,多说一下,我们知道,Unix下的设备有“块设备”和“字符设备”的概念,所谓块设备,就是以一块一块的数据存取的设备,字符设备是一次存取一个字符的设备。磁盘、内存都是块设备,字符设备如键盘和串口。块设备一般都有缓存,而字符设备一般都没有缓存。
对于上面的问题,我们如果修改一下上面的printf的那条语句为:
printf("-\n");
或是
printf("-");fflush(stdout);
就没有问题了(就是6个“-”了),因为程序遇到“\n”,或是EOF,或是缓中区满,或是文件描述符关闭,或是主动flush,或是程序退出,就会把数据刷出缓冲区。需要注意的是,标准输出是行缓冲,所以遇到“\n”的时候会刷出缓冲区,但对于磁盘这个块设备来说,“\n”并不会引起缓冲区刷出的动作,那是全缓冲,你可以使用setvbuf来设置缓冲区大小,或是用fflush刷缓存。
我估计有些朋友可能对于fork()还不是很了解,那么我们把上面的程序改成下面这样:
#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>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); //让进程停留十秒,这样我们可以用pstree查看一下进程树 return 0;}
于是,上面这段程序会输出下面的结果,(注:编译出的可执行的程序名为fork)
ppid=8858, pid=8518, i=0ppid=8858, pid=8518, i=1ppid=8518, pid=8519, i=0ppid=8518, pid=8519, i=1ppid=8518, pid=8520, i=1ppid=8519, pid=8521, i=1$ pstree -p | grep fork|-bash(8858)-+-fork(8518)-+-fork(8519)---fork(8521)| | `-fork(8520)
面对这样的图你可能还是看不懂,没事,我好事做到底,画个图给你看看:
注意:上图中的我用了几个色彩,相同颜色的是同一个进程。于是,我们的pstree的图示就可以成为下面这个样子:(下图中的颜色与上图对应)
这样,对于printf(“-”);这个语句,我们就可以很清楚的知道,哪个子进程复制了父进程标准输出缓中区里的的内容,而导致了多次输出了。(如下图所示,就是我阴影并双边框了那两个子进程)
现在你明白了吧。(另,对于图中的我本人拙劣的配色,请见谅!)
所以说,最终的结论出来了,是因为缓冲区的问题,标准输出为字符设备,是行缓冲的,所以输出被缓冲了,在创建孙子进程时,拷贝了进程的输出缓冲区,导致了输出了2次i=0的情况,所以纠正一下我的错误。
第一:输出次数上,依然为2次2次1次1次,但为什么出现8个,是因为最后2 个输出1次中,输出缓冲区中不会空,所以顺带输出了i=0的记录,且这个时候getpid,getppid不是函数调用所得,而是输出区的内容。所以输出为8个“-”,分6次追加缓冲区,到此这个问题已经彻底明白了。
第二:fork不仅拷贝数据段,进程打开的设备描述符,缓冲区的内容也不拷贝了一份。
第三:关于缓冲区的知识,对块设备,字符设备的缓冲的理解。
再次感谢陈皓,也向那些被我误导的路人道歉。