前兩天有人問了個(gè)關(guān)于Unix的fork()系統(tǒng)調(diào)用的面試題，這個(gè)題正好是我大約十年前找工作時(shí)某公司問我的一個(gè)題，我覺得比較有趣，寫篇文章與大家分享一下。這個(gè)題是這樣的：

題目：請(qǐng)問下面的程序一共輸出多少個(gè)“-”？

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14#include#include#include?int main(void){???inti;???for(i=0; i<2; i++){??????fork();??????printf("-");???}????return0;}

如果你對(duì)fork()的機(jī)制比較熟悉的話，這個(gè)題并不難，輸出應(yīng)該是6個(gè)“-”，但是，實(shí)際上這個(gè)程序會(huì)很tricky地輸出8個(gè)“-”。

要講清這個(gè)題，我們首先需要知道fork()系統(tǒng)調(diào)用的特性，

fork()系統(tǒng)調(diào)用是Unix下以自身進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程的系統(tǒng)調(diào)用，一次調(diào)用，兩次返回，如果返回是0，則是子進(jìn)程，如果返回值>0，則是父進(jìn)程（返回值是子進(jìn)程的pid），這是眾為周知的。還有一個(gè)很重要的東西是，在fork()的調(diào)用處，整個(gè)父進(jìn)程空間會(huì)原模原樣地復(fù)制到子進(jìn)程中，包括指令，變量值，程序調(diào)用棧，環(huán)境變量，緩沖區(qū)，等等。

所以，上面的那個(gè)程序?yàn)槭裁磿?huì)輸入8個(gè)“-”，這是因?yàn)閜rintf(“-”);語句有buffer，所以，對(duì)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(shí)候，緩存被復(fù)制到了子進(jìn)程空間，所以，就多了兩個(gè)，就成了8個(gè)，而不是6個(gè)。

另外，多說一下，我們知道，Unix下的設(shè)備有“塊設(shè)備”和“字符設(shè)備”的概念，所謂塊設(shè)備，就是以一塊一塊的數(shù)據(jù)存取的設(shè)備，字符設(shè)備是一次存取一個(gè)字符的設(shè)備。磁盤、內(nèi)存都是塊設(shè)備，字符設(shè)備如鍵盤和串口。塊設(shè)備一般都有緩存，而字符設(shè)備一般都沒有緩存。

對(duì)于上面的問題，我們?nèi)绻薷囊幌律厦娴膒rintf的那條語句為：

1printf("-n");

或是

1 2printf("-");fflush(stdout);

就沒有問題了（就是6個(gè)“-”了），因?yàn)槌绦蛴龅健皀”，或是EOF，或是緩中區(qū)滿，或是文件描述符關(guān)閉，或是主動(dòng)flush，或是程序退出，就會(huì)把數(shù)據(jù)刷出緩沖區(qū)。需要注意的是，標(biāo)準(zhǔn)輸出是行緩沖，所以遇到“n”的時(shí)候會(huì)刷出緩沖區(qū)，但對(duì)于磁盤這個(gè)塊設(shè)備來說，“n”并不會(huì)引起緩沖區(qū)刷出的動(dòng)作，那是全緩沖，你可以使用setvbuf來設(shè)置緩沖區(qū)大小，或是用fflush刷緩存。

我估計(jì)有些朋友可能對(duì)于fork()還不是很了解，那么我們把上面的程序改成下面這樣：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14#include#include#includeint main(void){???inti;???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(jìn)程停留十秒，這樣我們可以用pstree查看一下進(jìn)程樹???return0;}

于是，上面這段程序會(huì)輸出下面的結(jié)果，（注：編譯出的可執(zhí)行的程序名為fork）

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10ppid=8858, pid=8518, i=0ppid=8858, pid=8518, i=1ppid=8518, pid=8519, i=0ppid=8518, pid=8519, i=1ppid=8518, pid=8520, i=1ppid=8519, pid=8521, i=1?$ pstree -p | grep fork|-bash(8858)-+-fork(8518)-+-fork(8519)---fork(8521)|??????????? |??????????? `-fork(8520)

面對(duì)這樣的圖你可能還是看不懂，沒事，我好事做到底，畫個(gè)圖給你看看：

注意：上圖中的我用了幾個(gè)色彩，相同顏色的是同一個(gè)進(jìn)程。于是，我們的pstree的圖示就可以成為下面這個(gè)樣子：（下圖中的顏色與上圖對(duì)應(yīng)）

這樣，對(duì)于printf(“-”);這個(gè)語句，我們就可以很清楚的知道，哪個(gè)子進(jìn)程復(fù)制了父進(jìn)程標(biāo)準(zhǔn)輸出緩中區(qū)里的的內(nèi)容，而導(dǎo)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(gè)子進(jìn)程）

現(xiàn)在你明白了吧。（另，對(duì)于圖中的我本人拙劣的配色，請(qǐng)見諒!）

（全文完）