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

題目：請問下面的程序一共輸出多少個“-”？

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

如果你對fork()的機制比較熟悉的話，這個題并不難，輸出應(yīng)該是6個“-”，但是，實際上這個程序會很tricky地輸出8個“-”。

要講清這個題，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下以自身進程創(chuàng)建子進程的系統(tǒng)調(diào)用，一次調(diào)用，兩次返回，如果返回是0，則是子進程，如果返回值>0，則是父進程（返回值是子進程的pid），這是眾為周知的。

●還有一個很重要的東西是，在fork()的調(diào)用處，整個父進程空間會原模原樣地復(fù)制到子進程中，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，上面的那個程序為什么會輸入8個“-”，這是因為printf(“-”);語句有buffer，所以，對于上述程序，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的時候，緩存被復(fù)制到了子進程空間，所以，就多了兩個，就成了8個，而不是6個。

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。

對于上面的問題，我們?nèi)绻薷囊幌律厦娴膒rintf的那條語句為：

printf("-\n"); 

或是

printf("-");  
fflush(stdout); 

就沒有問題了（就是6個“-”了），因為程序遇到“\n”，或是EOF，或是緩中區(qū)滿，或是文件描述符關(guān)閉，或是主動flush，或是程序退出，就會把數(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”的時候會刷出緩沖區(qū)，但對于磁盤這個塊設(shè)備來說，“\n”并不會引起緩沖區(qū)刷出的動作，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。

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

#include <stdio.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <unistd.h>  
int main(void)  
{  
   int i;  
   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); //讓進程停留十秒，這樣我們可以用pstree查看一下進程樹  
   return 0;  
} 

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

ppid=8858, pid=8518, i=0 
ppid=8858, pid=8518, i=1 
ppid=8518, pid=8519, i=0 
ppid=8518, pid=8519, i=1 
ppid=8518, pid=8520, i=1 
ppid=8519, pid=8521, i=1 
   
$ pstree -p | grep fork  
|-bash(8858)-+-fork(8518)-+-fork(8519)---fork(8521) 

面對這樣的圖你可能還是看不懂，沒事，我好事做到底，畫個圖給你看看：

陳皓：一個 fork 的面試題

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

這樣，對于printf(“-”);這個語句，我們就可以很清楚的知道，哪個子進程復(fù)制了父進程標(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子進程）

現(xiàn)在你明白了吧。（另，對于圖中的我本人拙劣的配色，請見諒!）

原文鏈接：http://coolshell.cn/articles/7965.html