为什么fflush()会影响fork子进程的输出？

Question

我正在尝试学习UNIX编程，并遇到了一个关于fork()的问题，我无法解释下面两个程序的输出。

我知道fork()会创建一个与当前运行进程完全相同的进程，但它从哪里开始呢？例如，如果我有以下这两个程序，它们的输出将是什么，它是如何工作的？

#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main (int argc, char **argv)
{
    int retval;
    printf ("This is most definitely the parent process\n");
    // now here fork will create a child process 
    // i need to know from which line child process starts execution 

    retval = fork ();
    printf ("Which process printed this?\n");

    return (0);
}

关于子进程执行，上面的程序和下面的程序有何不同：

#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main (int argc, char **argv)
{
    int retval;
    printf ("This is most definitely the parent process\n");

    fflush (stdout);
    // how does fflush change the output of above program and why ?
    // even though no string operations are being used
    retval = fork ();
    printf ("Which process printed this?\n");

    return (0);
 }

我认为他们都应该打印：

This is most definitely the parent process 
Which process printed this? 
Which process printed this? 

但是第一个问题是打印：

This is most definitely the parent process 
Which process printed this? 
This is most definitely the parent process 
Which process printed this? 

- Rajeswar Rao

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为什么不试一下并告诉我们输出的结果呢？ - Sourav Ghosh

我已经编辑了帖子。感谢您的建议！ - Rajeswar Rao

你尝试过阅读fork(2)的man手册吗？ - SirPython

Answer 1

我知道fork()会创建一个当前运行进程的相同进程，但它从哪里开始呢？

如果fork(2)成功（即不返回-1），它将从调用fork(2)的行开始。fork(2)会返回两次：在子进程中返回0，在父进程中返回正数C，其中C是新生子进程的进程ID。

您看到"This is most definitely the parent process"两次的原因与stdio的缓冲有关。stdio会使用用户空间缓冲区缓冲输出，只有在某些情况下（例如，缓冲区变满），这些缓冲区才会被刷新。缓冲模式规定何时以及如何刷新缓冲区。

通常，如果输出被写入交互设备，例如终端（或伪终端），stdio会使用行缓冲，这意味着当发现换行符或调用fflush(3)时，缓冲区将被刷新。

另一方面，如果输出被重定向到文件或其他非交互设备（例如，输出被重定向到管道），则stdio会使用全缓冲，这意味着只有在缓冲区变满或调用fflush(3)时才会刷新缓冲区。

因此，在没有调用fflush(3)的情况下，在终端设备中执行代码会打印出这个：

This is most definitely the parent process
Which process printed this?
Which process printed this?

这是可以预料的。然而，如果你通过cat(1)来传输它，你会看到这个（或其他一些变体，取决于执行顺序）：

This is most definitely the parent process
Which process printed this?
This is most definitely the parent process
Which process printed this?

这是因为输出被重定向到管道时会完全缓冲。 字符串This is most definitely the parent process不足以填充和刷新缓冲区，因此当父进程fork时，子进程（获得父进程的内存空间副本）将获取输出缓冲区的副本，其中已经包含字符串This is most definitely the parent process。 因此，两个进程最终都打印出该字符串。

如果每次fork之前始终调用fflush(3)，则不会发生这种情况，因为当将父进程的内存空间复制到子进程时，缓冲区为空。

- Filipe Gonçalves

Answer 2

执行将在 fork 调用之后（或之后不久）继续进行。您可以使用返回值来检查您是父进程还是子进程：

返回值
成功时，在父进程中返回子进程的 PID，在子进程中返回 0。失败时，在父进程中返回 -1，不创建子进程，并适当设置 errno。

（来源：man fork）

例如，如果您有以下程序：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char **argv) {
    printf("Foo.\n");
    int retval = fork();
    printf("Bar from %s (%d).\n", (retval == 0) ? "child" : "parent", retval);
    return 0;
}

输出结果将会是这样的：

Foo.
Bar from parent (18464).
Bar from child (0).

假设输出是行缓冲的。

- Wander Nauta

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fflush如何改变这两个程序的输出？ - Rajeswar Rao

如果您的输出是行缓冲的话，它不应该出现这种情况。如果您不确定它是否为行缓冲，请随时调用fflush以确保安全。详情请参见https://dev59.com/FHE85IYBdhLWcg3w9odJ。 - Wander Nauta

我不知道什么是行缓冲，Ubuntu中是否启用了行缓冲？ - Rajeswar Rao

你的终端可能使用行缓冲。如果你将程序的输出导入到另一个程序中，它可能是完全缓冲而不是行缓冲。如果你想了解更多，请阅读man setbuf，否则只需添加fflush(0)并忘记它。 - Wander Nauta

Answer 3

调用 fork() 时有三种可能的返回条件。

请阅读 fork() 的 man 手册。

这三种返回条件是：

-1 -- the fork() failed
 0 -- the child is executing
some positive number -- the pid of the child, the parent is executing

代码需要像这样：

pid_t pid;

pid = fork();
if ( 0 > pid ) 
{ // then handle error
}
else if ( 0 == pid )
{ // then child executing
}
else // if ( 0 < pid )
{ // then parent executing
}

- user3629249