“ fork（）”之后的printf异常

Question

操作系统：Linux，语言：纯C

我将继续学习一般的C编程，在特殊情况下将学习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？

Answer 1

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

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）模式来控制缓冲模式。

您可以通过将程序的输出传递到，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）：

1. printf( "Hello, my pid is %d", getpid() );
2. pid = fork();
3. if( pid == 0 )
4. printf( "\nI was forked! :D" );
5. sleep( 3 );
6. else
7. waitpid( pid, NULL, 0 );
8. printf( "\n%d was forked!", pid );

分析：

1. 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。
2. 为我们提供了两个单独的过程，标准输出缓冲区中的材料完全相同。
3. 孩子有pid == 0并执行第4和5行；父对象的值为非零pid（两个进程之间的几个差异之一-从getpid()和返回的值getppid()是另外两个）。
4. 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。
5. 一切暂停3秒钟。此后，孩子通常通过main的返回返回。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。
6. 父母来了。
7. 父母等待孩子完成死亡。
8. 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，它已被完全缓冲，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。