fork()函数的一些记录

1.fork函数是什么

fork()函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事情，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事情。

2.刷题题目

在刷题的时候我发现这个函数比较有趣，整理一篇文章分享一下。
题目：请问下面的程序一共输出多少个“-”？

int main(void)
{
    int i;
    for (i = 0; i < 2; i++) { 
        fork(); 
        printf("-"); 
    } 
    return 0; 
} 

当我看了fork函数的定义之后，以为他只会输出4个“-”，但是是不对的，应该输出8个“-”。

想要正确解出这道题，必须要先理解fork函数的工作特性：

1. fork()系统调用的是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，而它可能有三种不同的返回值：
   1. 返回的值>0(创建子进程的进程ID)，是父进程
   2. 返回的值=0，是子进程
   3. 返回的值<0，进程出现错误
2. fork()调用的地方，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。

现在我们再来分析一下：

fork() i=0
	printf("-"); 
	fork() i=1
		printf("-"); 
	printf("-"); 
printf("-"); 
fork() i=1
	printf("-"); 
printf("-"); 

可以看到一共输出了6次“-”，但是距离正确答案还差两次，是哪里出错了呢。
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，在fork的时候，缓存被复制到了子进程空间，所以就多了两个，成了8个。
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如果我们修改printf("-"); 为printf("-\n");或者

printf("-");
fflush(stdout);

那就只会输出6个“-”了，因为程序遇到了“\n”或EOF或是缓冲区满，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。
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3.进一步理解（https://coolshell.cn/articles/7965.html）

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;
}

上面的程序会输出以下结果：

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)

画个图理解一下：

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）

Reference

https://www.cnblogs.com/jeakon/archive/2012/05/26/2816828.html
https://coolshell.cn/articles/7965.html