“ fork（）”之后的printf异常

Question 1

操作系统：Linux，语言：纯C

我正在学习一般的C编程，在特殊情况下学习UNIX下的C编程。

printf()使用fork()调用后，我检测到该函数的奇怪行为（对我而言）。

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;
}

输出量

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，这恰恰是父母在开始时打印的内容，并带有父母的pid。

但！如果我们\n在每个字符串的末尾放置一个字符，则会得到预期的输出：

#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!

为什么会发生？这是正确的行为还是错误？

Question 2

我注意到这<system.h>是一个非标准头文件；我将其替换为，<unistd.h>并干净地编译了代码。

当程序的输出进入终端（屏幕）时，它是行缓冲的。当程序的输出进入管道时，将被完全缓冲。您可以通过标准C函数setvbuf()以及_IOFBF（完全缓冲），_IOLBF（行缓冲）和_IONBF（无缓冲）模式控制缓冲模式。

您可以通过将程序的输出传递给，在修改后的程序中进行演示cat。即使printf()字符串末尾有换行符，您也会看到重复信息。如果直接将其发送到终端，则只会看到很多信息。

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

按要求进行逐行分析（大括号等已删除-标记编辑器已删除了前导空格）：

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“您好，我的pid是1234”复制到缓冲区中以进行标准输出。由于末尾没有换行符，并且输出以行缓冲模式（或全缓冲模式）运行，因此终端上没有任何内容。
为我们提供了两个单独的过程，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5行；父对象的值为非零pid（两个进程之间的少数差异之一-从getpid()和返回的值getppid()是另外两个）。
将一个换行符和“我被分叉！：D”添加到子级的输出缓冲区。输出的第一行出现在终端上；其余的保留在缓冲区中，因为输出是行缓冲的。
一切暂停3秒钟。此后，孩子通常会通过main的返回处正常退出。此时，标准输出缓冲区中的剩余数据将被清除。由于没有换行符，因此将输出位置留在行尾。
父母来了。
父母等待孩子完成死亡。
父母添加了一个换行符，并且“派生了1345！” 到输出缓冲区。在子代生成的行不完整之后，换行符将“ Hello”消息刷新到输出。

父级现在通常通过main的结尾处的返回退出，并且清除了剩余数据；由于末尾仍然没有换行符，因此光标位置在感叹号之后，并且shell提示出现在同一行上。

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（这很快成为标准做法）会极大地改变输出：

#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'行出现在之前，fork()并且只有一个副本。当输出通过管道传递到时cat，将对其进行完全缓冲，因此在fork()和两个进程的要刷新的缓冲区中都有“ Hello”行之前，什么都没有出现。

Question 3

原因是没有\n格式字符串的末尾，该值不会立即显示在屏幕上。而是在进程中对其进行缓冲。这意味着直到分叉操作之后才实际打印它，因此将其打印两次。

添加\nough强制将缓冲区刷新并输出到屏幕。这发生在叉子之前，因此只能打印一次。

您可以使用该fflush方法强制执行此操作。例如

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

Question 4

fork()有效地创建过程的副本。如果在调用之前fork()，它具有已缓冲的数据，则父级和子级将具有相同的缓冲数据。它们中的每一个下次执行某些操作来刷新其缓冲区时（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，您还将看到该缓冲的输出。因此，如果要在父级和子级中都使用stdio，则应fflush在分叉之前确保没有缓冲数据。

通常，子级仅用于调用exec*函数。由于这将替换整个子进程映像（包括所有缓冲区），因此从技术上讲，fflush如果这确实是您要在子进程中完成的全部工作，则无需这样做。但是，如果可能存在缓冲的数据，则应谨慎处理exec故障。特别是，请避免使用任何stdio函数（write可以）将错误输出到stdout或stderr ，然后调用_exit（或_Exit）而不是调用exit或仅返回（这将刷新任何缓冲的输出）。或通过在分叉之前冲洗完全避免此问题。