當fork遇到管道，可能碰撞出什麼？

第一部分

1. 直接上代碼

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

int globvar = 6; char buf[] = "a write to stdout!\n"; void son_process_end_func(void) { printf("son process end!\n"); } int main(void) { int var; pid_t pid; var = 88; if ( write(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf)-1)  !=  sizeof(buf)-1 ){ printf("write error!! \n"); return -1; } printf("before fork!!, pid = %d\n", getpid() ); /* 父進程中,fork返回新建立子進程的進程ID. 子進程中,fork返回0. 出現錯誤,fork返回負值. */
    if ((pid = fork()) < 0){ printf("fork error!! \n"); } else if (pid == 0){ 　　 atexit(son_process_end_func); globvar++; var++; 　　 printf("son: pid = %d \n", getpid() ); } else{ sleep(2); 　　 printf("father: pid = %d \n", getpid() ); } printf("pid = %d, glob = %d, var = %d \n", getpid(), globvar, var); exit(0); }

 

2. 編譯運行記錄

root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1#
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1# gcc fork.c -o ab
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1# ./ab > out.txt   注：這裏使用了管道進行重定向
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1# cat out.txt
a write to stdout!
before fork!!, pid = 10425
son: pid = 10426
pid = 10426, glob = 7, var = 89
son process end!          // 調用了進程終止函數，代表子進程正在終止
before fork!!, pid = 10425 // 難點解釋：看第22行的printf使用，因爲標準I/O庫帶緩衝，
father: pid = 10425     //  重定向則會將緩存中的內容也拷貝到子進程中一份，當子進程結束，該緩存就會被再次輸出。
pid = 10425, glob = 6, var = 88
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1#
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1#
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1# ./ab
a write to stdout!
before fork!!, pid = 10430
son: pid = 10431
pid = 10431, glob = 7, var = 89
son process end!     // 調用了進程終止函數，代表子進程正在終止
father: pid = 10430
pid = 10430, glob = 6, var = 88
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1#
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1#

 

小結：

當fork遇到管道，若是此前標準I/O庫函數也在場，那麼fork以前緩存中的內容會被拷貝給子進程一份。 若是體會不深，本身跑一遍上面的實驗代碼，感覺感覺就是了。

 

知識點補充：
atexit註冊多個進程終止處理函數，先註冊的後執行（先進後出，和棧同樣）
atexit()用於註冊進程結束後所執行的函數
return、exit和_exit的區別：
return和exit效果同樣，都是會執行進程終止處理函數，
可是用_exit終止進程時並不執行atexit註冊的進程終止處理函數。

 

貼個實驗代碼的圖(看圖更方便)

 

第二部分

 在第一部分的代碼基礎上只增長一句代碼：fflush(stdout)，

 完整的代碼以下

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

int globvar = 6; char buf[] = "a write to stdout!\n"; void son_process_end_func(void) { printf("son process end!\n"); } int main(void) { int var; pid_t pid; var = 88; if ( write(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf)-1)  !=  sizeof(buf)-1 ){ printf("write error!! \n"); return -1; } printf("before fork!!, pid = %d\n", getpid() );
 fflush(stdout); // 注意該行代碼產生的效果
 /* 父進程中,fork返回新建立子進程的進程ID. 子進程中,fork返回0. 出現錯誤,fork返回負值. */
    if ((pid = fork()) < 0){ printf("fork error!! \n"); } else if (pid == 0){ atexit(son_process_end_func); globvar++; var++; printf("son: pid = %d \n", getpid() ); } else{ sleep(2); printf("father: pid = %d \n", getpid() ); } printf("pid = %d, glob = %d, var = %d \n", getpid(), globvar, var); exit(0); }

咱們再次編譯運行：

root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1# gcc fork.c -o ab
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1# ./ab > out.txt
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1# cat out.txt
a write to stdout!
before fork!!, pid = 14030
son: pid = 14031
pid = 14031, glob = 7, var = 89
son process end!
father: pid = 14030
pid = 14030, glob = 6, var = 88
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/test1#

如今咱們經過管道獲得的打印結果，和本博客第一部分中直接./ab 運行的結果，是同樣的。 

分析：

　　增長了一行代碼，使用fflush(stdout)刷新了緩衝區，因此fork前緩衝區內是空的，咱們使用管道重定位的時候，子進程就不會從緩衝區複製數據了。

       此時的out.txt內的內容將和直接運行 ./ab 同樣。

 

小結： fflush是從內存緩衝區將數據寫到內核緩衝，針對用戶空間。

           fsync再將內核緩衝寫到磁盤，針對內核空間。

 　　　因而可知，當fork遇到管道的時候，子進程內會複製fork前的用戶空間的緩衝區的數據，例如使用了C標準庫的IO函數scanf、printf時，由於標準輸入和標準輸出一般是帶緩衝的。

　　　 PS： 而標準錯誤輸出一般是無緩衝的,這樣用戶程序產生的錯誤信息能夠儘快輸出到設備。  

　　　 當fork遇到管道的時候，在fork前，使用標準輸入和標準錯誤的情形，本博客未作實驗，讀者能夠自行嘗試一下。

 

 根據本實驗的運行結果來看，推測：雖然printf是行緩衝，可是執行代碼 printf("before fork!!, pid = %d\n", getpid() ) 時，並無當即刷新用戶空間的緩衝區到內核，而當咱們使用fflush時，才刷新到了內核。

 

 

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