c - fork函数在C中的位置及其对输出的影响

Question

我正在学习C语言中的fork函数，并且正在准备过去的考试，遇到一个很有趣的问题。

请参阅下面的代码:

int main(void) {

printf("Hello ");
fork();
printf("Hello ");
fork();
printf("Hello \n");

pause();
return 0;
}

输出结果为

Hello Hello Hello 
Hello Hello Hello 
Hello Hello Hello 
Hello Hello Hello 

如果我将代码更改为

    fork();
    fork();
    printf("Hello ");
    printf("Hello ");
    printf("Hello \n");

输出结果还是一样。 为什么 fork 函数的位置对输出本身没有影响。 fork 是否会等待所有 printf() 完成后再执行？这应该可以解释输出，因为第一次 printf() 会打印出 Hello 的第一行，然后它将被 fork ，并且会再打印 1 行 Hello。然后第二个 fork 将 fork 前 2 行并产生另外 2 行 Hello。

但是，问题只是稍微改变了代码，整个输出就会发生巨大变化。

printf("Hello \n");
fork();
printf("Hello ");
fork();
printf("Hello \n");

这导致输出为

Hello 
Hello Hello 
Hello Hello 
Hello Hello 
Hello Hello

我不明白为什么只添加一个 '\n' 就会导致 5 行输出而不是 4 行。 这次，如果我像以前一样将 fork 函数的位置更改为顶部，则输出会发生变化 看来这次fork函数对printf的第一行没有影响。有人可以向我解释一下 fork 函数到底是如何输出内容的吗？

Answer 1

问题不在于顺序，这无关紧要，因为我们正在处理 fork() 并且您无法保证两个并发线程的并发性。

问题是程序打印了大量的Hello，根据程序的语义，这是不正确的。如果你仔细想想

• 第一个 printf 仅由父进程执行
• 第二个printf由父进程和子进程执行
• 第三个 printf 由父进程、子进程以及父进程和第一个子进程的两个子进程执行

这总共产生了 7 个 printf，而您获得了 12 或 11 个。问题在于，当您使用以下命令调用 fork() 时，输出是按行缓冲的: stdout 缓冲区内有一些东西，然后奇怪的事情发生了。如果您将代码更改为:

#include <unistd.h>

int main(void) {
  printf("(1:%u)\n", getpid());
  fork();
  printf("(2:%u)\n", getpid());
  fork();
  printf("(3:%u)\n", getpid());
  pause();
  return 0;
}

您将获得:

cuboid:Dev jack$ ./a.out 
(1:4307)
(2:4307)
(3:4307)
(2:4308)
(3:4309)
(3:4308)
(3:4310)

这是正确的，因为现在我们在每次调用 printf 时强制刷新(使用 \n)，并且 pid 对应于我们之前看到的内容:1 、 2、4 次调用。

如果在代码中调用 fork() 之前强制刷新，例如:

int main(void) {
  printf("1Hello ");
  fflush(stdout);
  fork();
  printf("2Hello ");
  fflush(stdout);
  fork();
  printf("3Hello \n");
  pause();
  return 0;
}

您将获得:

cuboid:Dev jack$ ./a.out 
1Hello 2Hello 3Hello 
2Hello 3Hello 
3Hello 
3Hello 

这会产生相同的正确结果，您可以看到父进程遍历所有 3 行，第一个子进程仅遍历第二行和第三行，而最后两个子进程仅遍历最后一行。