在 fork() 中哪个会先运行，父母还是孩子？

Question

当下面的代码运行时，我知道父子都将在调用 fork() 后立即并行运行。

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

int main(void)
{
    int pfds[2];
    char buf[30];

    pipe(pfds);

    if (!fork()) {
        printf(" CHILD: writing to the pipe\n");
        write(pfds[1], "test", 5);
        printf(" CHILD: exiting\n");
        exit(0);
    } else {
        printf("PARENT: reading from pipe\n");
        read(pfds[0], buf, 5);
        printf("PARENT: read \"%s\"\n", buf);
        wait(NULL);
    }

    return 0;
}

这意味着孩子将执行：

printf(" CHILD: writing to the pipe\n"); 

而父级会执行

printf("PARENT: reading from pipe\n");

并行。

对于那些不熟悉C的人，在sh：

$ sh -c 'echo CHILD & echo PARENT; wait'
PARENT
CHILD

所以我在单核 cpu 和双核 cpu 上运行此代码，但我注意到 parent 总是首先打印。由于两者是并行的，因此期望随机顺序是很合理的。但事实并非如此。为什么会这样？

Answer 1

显然，您正在运行的调度程序决定了，并且可能会有所不同。

我可以根据经验说，如果您假设两个进程中的一个总是首先运行，您将引入一些非常微妙的竞争条件。要么同步某些东西，比如管道上的特殊消息，要么不要假设其中任何一个先运行。

Answer 2

我认识到这可能无法完全回答问题，但它可能有助于揭示正在发生的事情：

if (!fork()) {
        printf(" CHILD: writing to the pipe\n");
        write(pfds[1], "test", 5);
        printf(" CHILD: exiting\n");
        exit(0);
    } else {
        printf("PARENT: reading from pipe\n");
        read(pfds[0], buf, 5);
        printf("PARENT: read \"%s\"\n", buf);
        wait(NULL);
    }

fork 执行完毕后，父进程继续运行，然后执行 else 语句，执行 printf 函数。之后它尝试从管道中读取，但由于管道中没有数据而阻塞。没错，read() 在尝试从没有数据的管道中读取时会阻塞。

提供用于证明这一点的文档。来自 xv6 文档：

如果没有可用数据，则管道上的读取将等待任一数据 写入或所有引用写入端的文件描述符是 关闭;在后一种情况下，read 将返回 0，就像 end 已达到数据文件的大小。

虽然 xv6 可能不是 Linux，但它可以作为 UNIX 的设计指南。如果您认为这不够有效，那么the linux Man pages on pipes can shed some light：

如果一个进程试图从一个空管道中读取，那么 read(2) 将 阻塞直到数据可用。如果一个进程试图写入一个 完整的管道（见下文），然后 write(2) 阻塞，直到有足够的数据 从管道中读取以允许写入完成。非阻塞 I/O 可以通过使用 fcntl(2) F_SETFL 操作来启用 O_NONBLOCK 打开文件状态标志。

之后，控制权传递给子进程，子进程继续执行其版本的printf() 函数，write()s 到管道，然后打印退出消息，最后退出之后。

当子进程退出时，控制权再次传递给父进程，在管道上找到read() 以便能够读取数据，这允许它完成它的工作。

至于

并行

就部分而言，它似乎并不完全平行。它是串行的，我们很快就会注意到它是以串行执行顺序完成的。