fork() 不并行运行

Question

我是编程过程的新手，我的基本程序并没有像我预期的那样工作。我在 Oracle VM 上的 Ubuntu 18.04 上运行此代码。

代码如下：

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


int main()
{
   printf("--beginning of program\n");

    int counter = 0;
    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0)
    {
        // child process
        int i = 0;
        for (; i < 5; ++i)
        {
            printf("child process: counter=%d\n", ++counter);
        }
    }
    else if (pid > 0)
    {
        // parent process
        int j = 0;
        for (; j < 5; ++j)
        {
            printf("parent process: counter=%d\n", ++counter);
        }
    }
    else
    {
        // fork failed
        printf("fork() failed!\n");
        return 1;
    }

    printf("--end of program--\n");

    return 0;
}

这是我总是得到的结果：

--beginning of program
parent process: counter=1
parent process: counter=2
parent process: counter=3
parent process: counter=4
parent process: counter=5
--end of program--
--beginning of program
child process: counter=1
child process: counter=2
child process: counter=3
child process: counter=4
child process: counter=5
--end of program--

这是我编译程序的命令：

gcc main.c -o main

谢谢！

Answer 1

打印 5 个字符串发生得太快了，父进程在子进程开始自己的循环之前完成了它的循环。尝试更多循环，500 Works For Me™。

请注意，父子不共享内存。子代将继承counter = 0，但不会与其父代共享counter。他们都将独立计算。协调流程需要更先进的技术。

---

其他问题。

由于子进程未退出，您将收到两次--end of program--。一旦它完成了它的循环，它就会继续运行其余的代码。为孩子添加exit(0)。

如果要在子进程完成后声明“结束”，请使用wait 等待子进程完成。

    waitpid(pid, NULL, 0);
    printf("--end of program--\n");

---

如果输出到管道或文件，您可以获得两次--beginning of program，例如./program | cat 或./program > output。因为 I/O 缓冲。

写入磁盘很慢。它不是在打印后立即写入所有内容，而是先写入内存，然后再写入磁盘。有三种常见的缓冲类型：无缓冲、行缓冲和块缓冲。哪种缓冲取决于您要写入的内容。

无缓冲就是它所说的，你打电话给printf，它就会被发送。 stderr 通常是无缓冲的，因为在错误发生时看到错误很重要。

Line buffered 将输出存储在内存中，直到它看到一个换行符，然后它发送整行。发送它称为“刷新缓冲区”。 stdout 通常是行缓冲的。这是对终端在纸上打印一行时的回归。

这会导致奇怪的结果。

fprintf(stdout, "First");
fprintf(stderr, "Second");
fprintf(stdout, "Third\n");

因为stdout 是行缓冲区，所以结果将是SecondFirstThird。

除非 stdout 或 stderr 不会去终端。如果他们要去管道或文件，他们可能是块缓冲的。这意味着输出将被缓冲，直到看到一定数量的数据，然后才会刷新。

在您的代码中，如果 stdout 是行缓冲的，则 printf("--beginning of program\n"); 会立即刷新。但是如果stdout 被重定向到一个文件，它会被块缓冲并且不会立即写入。 "--beginning of program\n" 仍在 stdout 的缓冲区中。当你 fork 时，孩子会获得该缓冲区的副本并将其添加到其中。所以孩子和父母都打印"--beginning of program\n"。

您可以通过在使用 fflush 进行分叉之前显式刷新标准输出缓冲区来解决此问题。

    printf("--beginning of program\n");
    fflush(stdout);

Answer 2

使用当前代码，您获得的输出会因机器而异。例如，当我运行代码时，进程调度程序决定先运行父进程，然后运行子进程，然后再返回父进程，然后来回运行，直到它们都完成。

见附图。

https://imgur.com/a/rWVK7BJ

但是，在您的情况下，进程调度程序首先运行父进程并完成，然后运行子进程并完成。

如果您希望子代先运行，那么父代我们可以使用父代中的 wait(&status) 来确保子代先运行。请参阅下面的代码。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>


int main()
{
   printf("--beginning of program\n");

    int counter = 0;
    int wait3, status;
    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0)
    {
        // child process
        int i = 0;
        for (; i < 5; ++i)
        {
            printf("child process: counter=%d\n", ++counter);
        }
    }
    else if (pid > 0)
    {
        wait3 = wait(&status);
        // parent process
        int j = 0;
        for (; j < 5; ++j)
        {
            printf("parent process: counter=%d\n", ++counter);
        }
    }
    else
    {
        // fork failed
        printf("fork() failed!\n");
        return 1;
    }

    printf("--end of program--\n");

    return 0;
}