计算机系统之深入理解fork()函数（面试题）

最近在深入理解计算机系统（CSAPP）这门课上学到了异常控制流（Exception Control Flow）这一章节，其中书上关于fork()有许多理解。 我们今天就先来做一道面试题目理解理解fork()函数具体的含义。

请问上图会输出几次Hello？

根据下面的手绘图，我们可以看到总共有6个printf，于是我们不难猜到答案是6个Hello。

所以直接把代码在Ubuntu运行一下试试。 我们可以看到的确是6个Hello，而到这里的话，第一题也已经讲完啦。

请问上图会输出几次Hello？ 看到这里，可能会有小伙伴有疑问了，会翻到上面去看这题和上题难道有什么不同吗？ 细心的小伙伴发现这道题目把 Hello 后面的 \n 给去掉了。 \n 在c语言里面不就是换行的意思吗？ 所以答案应该还是6个Hello。 我们依旧在Ubuntu里面实验一下。 重新编译后再次运行。

我们可以发现系统输出了8个Hello。 原因是 在fork()的调用处，整个父进程空间会原模原样地复制到子进程中，包括指令，变量值，环境变量，缓冲区，等等。 而printf语句其实并不会马上把结果输出到屏幕上，而是先到缓存区里面，在进行缓存区输出到屏幕。 \n 其实不仅仅代表着换行的意思，还包括清空缓存区。我们在调用fork()时，缓存区也被复制到子进程。 所以在最后，由原本的父进程输出2次，子进程输出2次。变成了父进程输出4次，子进程输出8次。

最后我们还可以验证一下我们的结论，一般fflush(stdout)是用来刷新缓存，我们把它加进程序，重新编译看看效果。

我们可以看到最后只输出了6个Hello。

我们可以看到运行出来的结果是 Linux Hello 那么，有什么办法改一下if中的条件让输出顺序换一下，换成Hello Linux吗？

做这题我们要知道fork函数有两个返回值，fork()的作用是产生一个子进程。 如果调用成功则返回两个值，子进程返回0，父进程返回子进程ID；否则，出错返回-1。 上图就是因为父进程快于子进程运行，所以先输出Linux，再输出Hello。

所以我们的改动是加上一个wait()函数。 wait函数的作用是会暂停当前进程，直到子进程结束。 进程一旦调用了wait，就会马上阻塞自己，由wait()自动分析当前进程的某个子进程是否已经退出，如果它找到了这样一个已经变成僵尸进程的子进程，wait()收集此子进程信息后销毁且返回。 所以，在fork()之后加上wait()进行判断，此时主进程由fork()返回子进程ID(非0)并被wait()强制暂停；子进程由fork()创造并返回0，打印Hello随后被销毁。

我们就可以直接看代码和结果了。系统输出的是HelloLinux。

请问总共创建了多少个进程？

这个题目要解出来主要看第4行代码。 第3行和第5行都是只有一个fork()，所以会产生4个分支，剩下的就是看如何解析第4行了。 当 A && B，如果A = 0，则不继续执行 && B。如果A≠0，则继续执行 && B。 当 A || B，如果 A ≠ 0，则不继续执行 , 如果A = 0，则继续执行 || B。

假设当我们仅执行第4行代码时，手绘图如下： 我们可以看到总共有5个分支。

前面算出2个fork()是4个分支，所以4×5 = 20，总共有20个分支，去掉main主线程。 我们就可以得到答案是创建了19个线程。