一個 fork 的面試題
前兩天有人問了個關于Unix的fork()系統調用的面試題，這個題正好是我大約十年前找工作時某公司問我的一個題，我覺得比較有趣，寫篇文章與大家分享一下。這個題是這樣的：
題目：請問下面的程序一共輸出多少個“-”？
#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; } </unistd.h> </sys> </stdio.h></pre>
如果你對fork()的機制比較熟悉的話，這個題并不難，輸出應該是6個“-”，但是，實際上這個程序會很tricky地輸出8個“-”。
要講清這個題，我們首先需要知道fork()系統調用的特性，
- fork()系統調用是Unix下以自身進程創建子進程的系統調用，一次調用，兩次返回，如果返回是0，則是子進程，如果返回值>0，則是父進程（返回值是子進程的pid），這是眾為周知的。
- 還有一個很重要的東西是，在fork()的調用處，整個父進程空間會原模原樣地復制到子進程中，包括指令，變量值，程序調用棧，環境變量，緩沖區，等等。
所以，上面的那個程序為什么會輸入8個“-”，這是因為printf(“-”);語句，我們知道，Unix下的設備有“塊設備”和“字符設備”的概念，所謂塊設備，就是以一塊一塊的數據存取的設備，字符設備是一次存取一個字符的設備。磁盤、內存、顯示器都是塊設備，字符設備如鍵盤和串口。塊設備一般都有緩存，而字符設備一般都沒有緩存。
所以，對于上述程序，printf(“-”);把“-”放到了緩存中，并沒有真正的輸出（參看《C語言的迷題》中的第一題），在fork的時候，緩存被復制到了子進程空間，所以，就多了兩個，就成了8個，而不是6個。
我們如果修改一下上面的printf的那條語句為：
printf("-\n");
或是
printf("-");
flush();
就沒有問題了，因為程序遇到“\n”或是EOF，或是緩中區滿，或是文件描述符關閉，或是主動flush，就會把數據刷出緩沖區。
我估計有些朋友可能對于fork()還不是很了解，那么我們把上面的程序改成下面這樣：
#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); //讓進程停留十秒，這樣我們可以用pstree查看一下進程樹 return 0; } </unistd.h> </sys> </stdio.h></pre>
</div>于是，上面這段程序會輸出下面的結果，（注：編譯出的可執行的程序名為fork）
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)</pre>
</div>面對這樣的圖你可能還是看不懂，沒事，我好事做到底，畫個圖給你看看：
注意：上圖中的我用了幾個色彩，相同顏色的是同一個進程。于是，我們的pstree的圖示就可以成為下面這個樣子：（下圖中的顏色與上圖對應）
這樣，對于printf(“-”);這個語句，我們就可以很清楚的知道，哪個子進程復制了父進程標準輸出緩中區里的的內容，而導致了多次輸出了。（如下圖所示，就是我陰影并雙邊框了那兩個子進程）
現在你明白了吧。（另，對于圖中的我本人拙劣的配色，請見諒!）
（全文完）
文章來源：酷殼 – CoolShell.cn
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