几个fork面试题目的验证

原题目来源：

 

第一题，计算下面代码理论上总共打印了多少行：(网易2011笔试题)

 

int main(){    int i;    for(i = 0; i<5; i++){        fork();        printf("%d\n",getpid());        fflush(stdout);    }}

问题解答：

问题的答案为62，基本方法为2+4+8+16+32=62，可以认为是每次进程数目加倍，输出的数目实际对应进程的数目，另外原文提出了另一种解决此问题的方法，可以参考原文。

但是如果用程序验证，就不可能得到正确的答案，所以在题目中说明是“理论上“。因为在主进程结束之前，子进程并不一定能够完成执行，为了保证子进程的顺利结束，应当在每一个fork()之后增加wait()，等待子进程结束。验证程序代码如下，

 

int main(){    int i;    int status;    pid_t pid;    for(i = 0; i<5; i++){        fork();        pid=wait(&status);        printf("pid=%d, ppid=%d, child=%d\n",getpid(), getppid(), pid);        fflush(stdout);    }}

可以发现最后输出预期的62行，而且可以通过统计最后的child为-1的值，得到产生的子进程的总数目。因为第一次产生子进程时候，子进程运行到此会因为没有子进程而返回-1错误，可以用perror()查看错误原因为”No child processes"。

 

第二题：问下面的代码执行后总共产生了多少进程（不包括主进程）？（2009 EMC笔试）

 

#includeint main(){        fork();        fork() && fork() || fork();        fork();}

题目的解法在原文中可以得到，这里列出基本解决方法，验证才是本文重点。

题目考察两方面的知识：1、fork()返回值；2、&&和||的运算。

&&是“逻辑与”操作，如果两个操作数有一个为0，则整个式子为0。标准C中规定，如果&&运算符的左操作数为0，则不计算右操作数；如果左操作数为1，才计算右操作数。与之类似，||操作符是“逻辑或”操作，标准C规定如果||运算符左操作数为1，则不计算右操作数；如果左操作数为0，则计算右操作数。

继续来看我们的题目，我们把题目中的5个fork()分别标记为A,B,C,D,E。则我们可以看到，主进程一共产生4个进程，分别产生在A,B,C,E位置上（B,C两个fork()返回值都不是0，因此B&&C不为0，因此不计算D）。

因为同样的原因看，用程序无法直接得到进程数目。而且此处不像上一个题目一样能够在fork()之后增加wait()操作。我们仍然采用增加wait()操作的方法，方法为对fork()函数进行包裹，函数的形参与返回值与原函数相同，不过在中间增加wait()。如此可以保证子进程顺利结束。而且在程序的最后增加一个输出操作，输出的操作符数目即是进程总数目，但是记住输出一定要使用换行符"\n"或者清空缓冲区，否则最后的输出符号数目并不是进程的总数目，此处将在第三题说明。代码如下：

 

int main(int argc, char** argv){   int i;   int status;   pid_t pid;   fflush(stdout);   Fork();   Fork() && Fork() || Fork();   Fork();   printf("+\n");   return 0;}pid_t Fork(){   int status;   pid_t pid;   pid = fork();   wait(&status);   return pid;}

最终的输出结果为20，除去主进程，产生了19个子进程。

 

第三题：请问下面的程序输出多少个“-”符号。原文讲的较好，本文就不在重新解释，只是认为这是三个题目联系较大，可以一起学习。

题目来源：

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h> intmain(void){   inti;   for(i=0; i<2; i++){      fork();      printf("-");   }    return0;}

分析fork()的机制比较熟悉的话，这个题并不难，输出应该是6个“-”，但是，实际上这个程序会很tricky地输出8个“-”。

要讲清这个题，我们首先需要知道fork()系统调用的特性

(1) fork()系统调用是Unix下以自身进程创建子进程的系统调用，一次调用，两次返回，如果返回是0，则是子进程，如果返回值>0，则是父进程（返回值是子进程的pid），这是众为周知的。

(2) 还有一个很重要的东西是，在fork()的调用处，整个父进程空间会原模原样地复制到子进程中，包括指令，变量值，程序调用栈，环境变量，缓冲区，等等。

所以，上面的那个程序为什么会输入8个“-”，这是因为printf(“-”);语句有buffer，所以，对于上述程序，printf(“-”);把“-”放到了缓存中，并没有真正的输出，在fork的时候，缓存被复制到了子进程空间，所以，就多了两个，就成了8个，而不是6个。

另外，多说一下，我们知道，Unix下的设备有“块设备”和“字符设备”的概念，所谓块设备，就是以一块一块的数据存取的设备，字符设备是一次存取一个字符的设备。磁盘、内存都是块设备，字符设备如键盘和串口。块设备一般都有缓存，而字符设备一般都没有缓存。

对于上面的问题，我们如果修改一下上面的printf的那条语句为：

 

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

或者

printf("-\n");

就没有问题了（就是6个“-”了），因为程序遇到“\n”，或是EOF，或是缓中区满，或是文件描述符关闭，或是主动flush，或是程序退出，就会把数据刷出缓冲区。需要注意的是，标准输出是行缓冲，所以遇到“\n”的时候会刷出缓冲区，但对于磁盘这个块设备来说，“\n”并不会引起缓冲区刷出的动作，那是全缓冲，你可以使用setvbuf来设置缓冲区大小，或是用fflush刷缓存。