从多进程函数fork解读linux系统行缓冲与全缓冲

先说下fork函数：linux系统中，一个现有的进程可以调用fork函数创建一个新的进程。由fork创建的新进程成为子进程（child process）。fork函数被调用一次，但是返回两次。两次返回的唯一区别是子进程的返回值是0，而父进程的返回值则是新子进程的进程ID。子进程和父进程分别继续执行fork调用之后的命令。子进程是父进程的副本（注意是副本，父、子进程不共享资源）。不同的返回值可用于区分当前进程是子进程还是父进程。

记录下书中关于fork的一段代码：

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int glob = 6;

int main()
{
    int var;
    pid_t pid;

    var = 88;
    
    var++;
    
    printf("before fork()\n");
    
    if ((pid = fork()) < 0)
    {
        printf("fork err\n");
    }
    else if (pid == 0)
    {
        glob++;
        var++;
    }
    else
    {
        sleep(2);
    }
    
    printf("pid = %d, glob = %d, var = %d\n", getpid(), glob, var);
    
    return 0;
}

这段代码不是很难，很容易理解，难以理解的是它的输出:

12345678910

[root@isayme fork]# ./a.out 
before fork()
pid = 3385, glob = 7, var = 90
pid = 3384, glob = 6, var = 89
[root@isayme fork]# ./a.out > rel.txt 
[root@isayme fork]# cat rel.txt 
before fork()
pid = 3404, glob = 7, var = 90
before fork()
pid = 3403, glob = 6, var = 89

不同的方式执行程序，生成的结果不同。原因就在于行缓冲与全缓冲！先简单说下这两个缓冲的概念：

行缓冲：在这种情况下，当输入或输出缓冲区中遇到换行符时，标准I/O库执行I/O操作，输出信息便会显示出来。

全缓冲：在这种情况下，只有当输入或输出缓冲区满时，标准I/O库才会执行I/O操作，输出信息才显示出来。

明白了缓冲的概念，我们可以解释上面的问题：

首先解释第一个输出的原因：第一次执行的方式，因为数据写到标准输出，所以是行缓冲。执行printf("before fork()\n");语句时将直接输出信息，因为遇到了换行符；然后执行fork函数，正常情况是不会fork失败，除非系统存在的进程确实太多了，fork成功后就同时存在父子进程，由于系统的调度算法的复杂，下面的代码执行的顺序可能不是那么严格的顺序，为了确保顺序，在父进程中sleep了2秒，确保子进程中最后的输出代码先执行。所以输出的部分是子进程的输出信息在前，父进程的在后。在子进程中，glob和var两个变量都进行了加1操作，所以值响应的比父进程的值大1。

现在说下第二个输出的原因：第二次执行的方式，引文数据写到文件中，所以是全缓冲，遇到换行符并不输出信息，而是将输出信息存在缓冲区中，最后一次性输出（本程序的输出信息明显不足以让输出缓冲区满）。因为子进程是父进程的副本，其中包括输出缓冲区副本，此时printf("before fork()\n");输出的信息在父子进程的输出缓冲区中都存在，由于父进程在执行过程中sleep了2秒，所以子进程先结束，进程退出前会将输出缓冲区中的信息写到标准输出设备，即我们所见到的屏幕，所以先输出的信息中glob和var的值都是加1后的值。而后父进程也结束并将其的输出缓冲区的信息输出到屏幕，由于父子进程的输出缓冲区中都存在printf("before fork()\n");代码段的输出信息，所以此种执行方式的输出结果中存在两次"printf("before fork()\n");"。

PS：flush函数可以强制将输出缓冲区的额内容输出到屏幕，有兴趣的可以自行测试在代码中加入此函数后的输出结果。

转载自: 独语者

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{

printf("hello\n");
fork();


printf("world\n");
fork();
printf("nice \n");
}

用gcc编译之后的运行结果如下：

hello
world
nice 
nice 
world
nice 
nice 

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{

printf("hello");
fork();


printf("world\n");
fork();
printf("nice ");
}

helloworld
nice nice helloworld
nice nice 

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{

printf("hello");
fork();


printf("world");
fork();
printf("nice ");
}

helloworldnice helloworldnice helloworldnice helloworldnice