Question

操作系统：Linux，语言：纯C

我正在学习一般的C编程，以及在特殊情况下在UNIX下进行C编程。

在使用printf()调用后，我发现了fork()函数的一个奇怪的（对我来说）行为。

代码

#include <stdio.h>
#include <system.h>

int main()
{
    int pid;
    printf( "Hello, my pid is %d", getpid() );

    pid = fork();
    if( pid == 0 )
    {
            printf( "\nI was forked! :D" );
            sleep( 3 );
    }
    else
    {
            waitpid( pid, NULL, 0 );
            printf( "\n%d was forked!", pid );
    }
    return 0;
}

输出

Hello, my pid is 1111
I was forked! :DHello, my pid is 1111
2222 was forked!

为什么第二个“Hello”字符串出现在孩子的输出中？

是的，它正是父母在父母的pid开始时打印的内容。

但是！如果我们在每个字符串的末尾放置一个\n字符，我们得到预期的输出：

#include <stdio.h>
#include <system.h>

int main()
{
    int pid;
    printf( "Hello, my pid is %d\n", getpid() ); // SIC!!

    pid = fork();
    if( pid == 0 )
    {
            printf( "I was forked! :D" ); // removed the '\n', no matter
            sleep( 3 );
    }
    else
    {
            waitpid( pid, NULL, 0 );
            printf( "\n%d was forked!", pid );
    }
    return 0;
}

输出：

Hello, my pid is 1111
I was forked! :D
2222 was forked!

为什么会这样？这是正确的行为，还是一个错误？

Answer 1

我注意到<system.h>是一个非标准的标题;我用<unistd.h>替换它，并且代码编译得很干净。

当程序输出到终端（屏幕）时，它是行缓冲的。当程序的输出进入管道时，它是完全缓冲的。您可以通过标准C函数setvbuf()和_IOFBF（完全缓冲），_IOLBF（行缓冲）和_IONBF（无缓冲）模式来控制缓冲模式。< / p>

您可以通过将程序的输出汇总到cat来证明这一点。即使在printf()字符串末尾添加换行符，您也会看到双重信息。如果你直接发送到终端，那么你只会看到一大堆信息。

故事的寓意是要小心，在分叉之前调用fflush(0);清空所有I / O缓冲区。

按要求逐行分析（删除括号等 - 以及标记编辑器删除的前导空格）：

printf( "Hello, my pid is %d", getpid() );
pid = fork();
if( pid == 0 )
printf( "\nI was forked! :D" );
sleep( 3 );
else
waitpid( pid, NULL, 0 );
printf( "\n%d was forked!", pid );

分析：

将“Hello，my pid is 1234”复制到标准输出的缓冲区中。因为最后没有换行符并且输出以行缓冲模式（或全缓冲模式）运行，所以终端上没有任何内容。
为我们提供了两个独立的进程，在stdout缓冲区中使用完全相同的材料。
孩子有pid == 0并执行第4和第5行;父项具有pid的非零值（两个流程之间的少数差异之一 - 来自getpid()和getppid()的返回值是另外两个）。
在子项的输出缓冲区中添加换行符和“我被分叉！：D”。第一行输出出现在终端上;由于输出是行缓冲的，所以其余部分保存在缓冲区中。
一切都停止了3秒钟。在此之后，孩子通常在主要结束时通过返回退出。此时，刷新stdout缓冲区中的残留数据。这会将输出位置留在一行的末尾，因为没有换行符。
父母来到这里。
父母等待孩子完成死亡。
父母添加换行符，“1345分叉！”到输出缓冲区。在孩子生成不完整的行之后，换行符将“Hello”消息刷新到输出。

父节点现在正常通过main末尾的返回退出，剩余数据被刷新;由于末尾仍然没有换行符，因此光标位置位于感叹号之后，并且shell提示符出现在同一行上。

我看到的是：

Osiris-2 JL: ./xx
Hello, my pid is 37290
I was forked! :DHello, my pid is 37290
37291 was forked!Osiris-2 JL: 
Osiris-2 JL:

PID编号不同 - 但整体外观清晰。在printf()语句的末尾添加换行符（这很快就成为标准做法）会大大改变输出：

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

int main()
{
    int pid;
    printf( "Hello, my pid is %d\n", getpid() );

    pid = fork();
    if( pid == 0 )
        printf( "I was forked! :D %d\n", getpid() );
    else
    {
        waitpid( pid, NULL, 0 );
        printf( "%d was forked!\n", pid );
    }
    return 0;
}

我现在得到：

Osiris-2 JL: ./xx
Hello, my pid is 37589
I was forked! :D 37590
37590 was forked!
Osiris-2 JL: ./xx | cat
Hello, my pid is 37594
I was forked! :D 37596
Hello, my pid is 37594
37596 was forked!
Osiris-2 JL:

请注意，当输出到达终端时，它是行缓冲的，因此“Hello”行出现在fork()之前，并且只有一个副本。当输出通过管道输出到cat时，它是完全缓冲的，因此在fork()之前没有任何内容出现，并且两个进程都要在刷新缓冲区中使用“Hello”行。

Answer 2

原因是没有格式字符串末尾的\n，值不会立即打印到屏幕上。相反，它在过程中缓冲。这意味着它在fork操作之后才会被打印，因此您可以打印两次。

添加\n会强制刷新缓冲区并输出到屏幕。这发生在前叉之前，因此只打印一次。

您可以使用fflush方法强制执行此操作。例如

printf( "Hello, my pid is %d", getpid() );
fflush(stdout);

Answer 3

fork()有效地创建了该过程的副本。如果在调用fork()之前，它具有缓冲的数据，则父项和子项都将具有相同的缓冲数据。下次每个人都做了一些事情来刷新缓冲区（例如在终端输出的情况下打印换行符），除了该进程产生的任何新输出之外，你还会看到缓冲输出。因此，如果您要在父级和子级中使用stdio，那么在分叉之前应该fflush，以确保没有缓冲数据。

通常，孩子仅用于调用exec*函数。由于这取代了完整的子进程映像（包括任何缓冲区），因此技术上不需要fflush，如果这真的是你要在孩子身上做的那一切。但是，如果可能存在缓冲数据，那么您应该注意如何处理exec失败。特别是，避免使用任何stdio函数将错误打印到stdout或stderr（write没问题），然后调用_exit（或_Exit）而不是调用exit或刚刚返回（将刷新任何缓冲的输出）。或者在分叉之前通过冲洗来完全避免这个问题。

“fork（）”之后的printf异常

3 个答案: