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從一道麵試題分析Linux進程+IO緩衝區機製
父子孫-兩次FORK，2的三次方
下麵的程序打印出多少個“*“ （小弟今年遇到的騰訊一麵麵試題，據說其他公司的麵試題中也有這個題目）
- #include <unistd.h>
- #include <stdio.h>
- int main()
- {
- for (int i = 0; i < 2; i++)
- {
- fork();
- printf("*");
- }
- return 0;
- }
答案：打印出8個*，而不是6個。
分析：
如果不考慮IO機製，一般可能會想，i = 0時，fork後有兩個進程，打印兩個*，i=1，時有四個進程，再打印4個*。所以一共6個。其實不是這樣的。
進程機製：
fork分叉後子進程似乎父進程的副本，子進程會複製父進程的數據空間、堆和棧。而共享代碼段。
C語言標準IO的緩衝機製：
C語言的標準IO是帶緩衝的，一般調用printf後，並不是立即把要打印的內容立即打印在控製台界麵上，而是輸出到一個緩衝區，對應標準輸出的叫標準輸出緩衝，對應標準出錯的叫標準出錯緩衝，當然還有標準輸入緩衝。
緩衝機製：
緩衝機製一般分為：全緩衝、行緩衝、無緩衝。
- 全緩衝：緩衝區滿了以後，才發生真正的IO。我們通常用的磁盤文件IO就是這樣的。當然你可以調用flush類函數強製刷新緩衝。
- 行緩衝：緩衝區滿了以後或者緩衝區收到一個換行符（表示已輸入或輸出一行），後才發生真正的IO，比如標準輸出和標準輸入默認的緩衝機製就是行緩衝。（行緩衝還有一些規則，參考APUE）
-
無緩衝：立即發生IO，通常標準出錯是不帶緩衝的。所以建議用輸出信息來調試程序時，最後用標準出錯IO，以免調試信息延遲輸出。
上麵三種我們都能用flush和關閉文件之類的函數強製刷新緩衝。C語言還提供了接口讓我們改變默認的緩衝機製，以及緩衝區的大小。
回到我們的問題，根據linux進程機製，題目中的標準輸出文件描敘符也是會被子進程複製的。所以fork後所有的進程共享一個控製台窗口（這個解釋好像有點多餘，看不懂跳過）。IO的緩衝區是用malloc申請的，是屬於堆區，所以也是子進程要從父進程複製的。那麼i= 0時，有兩個進程，他們各自輸出了一個*，而且由於標準輸出默認采用的是行緩衝機製，所以此時，它們隻是各自把一個*複製到了標準輸出的緩衝區，沒有打印到c控製台窗口上。 接下來是關鍵時刻，接下來 i = 1，再一個運行到fork（）後，子進程複製父進程的堆區，所以後麵出生的子進程也和父進程有著一樣的標準輸出緩衝區，而且標準輸出緩衝區中同樣也有著一個*。然後運行大printf語句，所有的進程都又各自向自己的標準輸出緩衝區輸送了一個*。 然後
i=2，程序結束了，標準輸出緩衝區的內容打印到控製台窗口上，你就看到幾個*了。
好的，我們現在統計一下。每個進程都一個輸出了幾個*。
我們把進程按照出生的先後分為兩撥，第一波是i = 0時就出現的，包括主線程和第一個字進程，在整個循環中他們向自己的標準輸出緩衝區都輸出了兩個*。
第二波是在i = 1時產生的兩個子進程，它們各自像自己的標準輸出緩衝區輸出了一個*，但是由於它們從父進程的緩衝區裏複製了一個*，所以它們的標準輸出緩衝區中都有兩個*。
最後程序結束，關閉標準輸出文件時，IO發生，一共向控製台窗口打印了：兩個x兩個 + 兩個x兩個 = 8個 *。
運行結果截圖：
如果把程序中的printf語句中加上一個\n符號，改為printf("*\n")，就是下麵的結果，打印出了6個*。
如果分析中有錯誤，歡迎指正！。
去騰訊麵試的前一兩天，我去隔壁宿舍聽到他說起這個問題。由於去他們宿舍有其他事，我沒注意他說的這個題目。後來騰訊一麵，麵試官居然問我這個問題。我想糟了，大腦一片空白，為什麼我當初沒注意這個問題呢？ 於是我就被騰訊一麵刷了。
後來想想這個題目不難啊。這個題目考的就是linux進程分叉和IO緩衝機製，我以前看apue時總結過好不好，結果還是被刷了。人生真是寂寞如雪啊！
最後更新：2017-04-03 12:55:41