关于linux的fork的一点学习总结

最近操作系统的实验要用到fork，于是去搜索了一下资料，很幸运地在博客中找到一篇深度好文：

http://blog.csdn.net/jason314/article/details/5640969

讲的非常详细，分析得很好，读完能够对fork有个较好的理解。这里就上面的博客中提到的个别代码进行尝试和分析。

首先是进阶知识的第一份代码，我在自己的机子上尝试了一下，试着看看运行结果并进行分析。

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

int main(void){

    int i = 0;
    printf("i  son/pa  ppid  pid  fpid
");
    
    for(i = 0; i < 2; ++i){
        pid_t fpid = fork();
        if(fpid==0){
            printf("%d child  %4d %4d %4d
", i,getppid(),getpid(),fpid);
        }else{
            printf("%d parent %4d %4d %4d
", i,getppid(),getpid(),fpid);
        }
    }
    return 0;
}

代码照搬上面的博客代码，接下来我们看测试的结果。

运行了几次，输出的顺序可能和作者的不一样，但因为是并发，所以自然而然每次执行的顺序都会不同，根据调度可能会出现不同情况也是很正常的。但是后两次，其实与上面作者的结果很相似，就是父进程都退出了而子进程还在运行（但我们可以看到有的时候父进程没有退出那么快的话，还是存在fork出来的子进程没有成为孤儿而被收养的情况）。但是唯一不同的是在我的机子上，孤儿进程是由pid=1610的进程收养的，与很多资料上讲的被pid为1的init进程收养不同。

于是ps看了一下这是啥玩意儿，

无奈没有看懂哈哈哈。百度逛了一下，很快在http://blog.csdn.net/lianghe_work/article/details/47659267发现原来也有可能是64位机的问题，因为我的机子是64位的。于是用orphan.c来测试孤儿进程到底被哪个进程所收养，得出的结果果然是1610。代码图方便还是copy的上面查阅到关于孤儿进程的那篇博客的测试代码：

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

int main(){
    
    pid_t fpid;
    fpid = fork();
    if(fpid < 0){
        perror("fork error");
        exit(1);
    } else if(fpid == 0){
        sleep(2);    //确保父进程先结束
        printf("son process: [son id] = %d, [father id] = %d
", getpid(),getppid());
        exit(0);
    } else if(fpid > 0){
        printf("father process, i am exited
");
        exit(0);
    }

    return 0;
}

下图的结果是因为子进程sleep(2)，让出了cpu，所以自然被shell抢到了cpu，于是就得到了先输出“father process, i am exited”然后是命令行然后才输出"son process: [son id] = 3884, [father id] = 1610"这样的结果。所以收养孤儿进程的明显为pid=1610的进程，和想象中的没错。

但是过了两天，又重新遇到孤儿进程的问题，重新测试了一下，发现收养孤儿进程的pid变成了1475。ps 1475来看了一下，还是/sbin/upstart --user 这个进程。

所以我怀疑每次都是由upstart这个进程来收养孤儿进程的。查了一下upstart这个东东，发现了upstart的功能：用于linux开机自动启动某些后台服务，同时还承担监控这些服务运行状态的功能。后来发现了这篇博客，https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/1407_liuming_init2/，里面讲述的很清楚，在ubuntu为什么是由upstart收养孤儿进程而不是由pid=1的init进程收养，原因就是在ubuntu现在采用了自己开发的upstart来初始化系统，放弃了之前一直沿用的init包。

好了，回到正题fork，看到最后的进阶问题，这让我想起了前两天看到的一道很有趣的习题，是和fork以及c有关的，据说是腾讯的面试题，看完这篇博客对这道题的印象就更加深刻了。这道题的题目是这样的：

#include <stdio.h>

int main(){
    printf("Hello ");
    fork();
    printf("Hello ");
    return 0;
}

请问以上代码，一共会输出多少个“Hello”。

在没有特别了解fork和c的printf缓冲机制的情况下，我下意识地选了4次，虽然结果是对的，但是最后看了各路大神的解释才算是真正明白为什么是4次，经过今天看到的这篇讲fork的深度好文以后，我印象就更加深刻了。在原文中其实也有提到，c的printf缓冲机制是这样的：printf某些内容时，操作系统仅仅是把该内容放到了缓冲队列stdout里,并没有实际的写到屏幕上。但是,只要看到换行符号' '，则会立即刷新缓冲队列stdout。因为，输出4次“Hello”的原因是：第一个printf的“Hello”由于没有换行符‘ ’，所以并不马上输出，而是放到了缓冲队列中，fork()执行以后，子进程对父进程的数据和代码都进行了复制，所以缓冲队列中的“Hello”也一并被复制过去了，因为父进程和子进程在执行最后一条printf的时候，清空缓冲队列，各输出了“Hello Hello ”，故一共输出了4次“Hello”。当然了光说无凭，我们还是运行一下代码看看结果如何吧：

果然输出了4次“Hello”。好了那么我们考虑一下，把第一个printf("Hello ")改成printf("Hello ")，结果会怎么样呢？

按照上面所说的printf缓冲机制，遇到换行符 马上输出清空缓存，那么结果就应该是第一次输出Hello和换行，然后fork，然后再输出两个Hello，一共输出三个Hello对不对？我们稍微修改一下代码，进一步验证c的printf缓冲机制是否真的如此：

果然和我们想象中的结果一致。

到此我们对fork函数以及c的printf的缓冲机制都有了较好的了解和比较深刻的印象。