幾個fork面試題目的驗證

第一題，計算下面**理論上總共列印了多少行：(網易2011筆試題)

int 
main()
}

問題解答：

問題的答案為62，基本方法為2+4+8+16+32=62，可以認為是每次程序數目加倍，輸出的數目實際對應程序的數目，另外原文提出了另一種解決此問題的方法，可以參考原文。

但是如果用程式驗證，就不可能得到正確的答案，所以在題目中說明是「理論上「。因為在主程序結束之前，子程序並不一定能夠完成執行，為了保證子程序的順利結束，應當在每乙個fork()之後增加wait()，等待子程序結束。驗證程式**如下，

int 
main()
}

可以發現最後輸出預期的62行，而且可以通過統計最後的child為-1的值，得到產生的子程序的總數目。因為第一次產生子程序時候，子程序執行到此會因為沒有子程序而返回-1錯誤，可以用perror()檢視錯誤原因為」no child processes"。

第二題：問下面的**執行後總共產生了多少程序（不包括主程序）？（2009 emc筆試）

#include
int main()

題目的解法在原文中可以得到，這裡列出基本解決方法，驗證才是本文重點。

題目考察兩方面的知識：1、fork()返回值；2、&&和||的運算。

&&是「邏輯與」操作，如果兩個運算元有乙個為0，則整個式子為0。標準c中規定，如果&&運算子的左運算元為0，則不計算右運算元；如果左運算元為1，才計算右運算元。與之類似，||操作符是「邏輯或」操作，標準c規定如果||運算子左運算元為1，則不計算右運算元；如果左運算元為0，則計算右運算元。

繼續來看我們的題目，我們把題目中的5個fork()分別標記為a,b,c,d,e。則我們可以看到，主程序一共產生4個程序，分別產生在a,b,c,e位置上（b,c兩個fork()返回值都不是0，因此b&&c不為0，因此不計算d）。

因為同樣的原因看，用程式無法直接得到程序數目。而且此處不像上乙個題目一樣能夠在fork()之後增加wait()操作。我們仍然採用增加wait()操作的方法，方法為對fork()函式進行包裹，函式的形參與返回值與原函式相同，不過在中間增加wait()。如此可以保證子程序順利結束。而且在程式的最後增加乙個輸出操作，輸出的操作符數目即是程序總數目，但是記住輸出一定要使用換行符"\n"或者清空緩衝區，否則最後的輸出符號數目並不是程序的總數目，此處將在第三題說明。**如下：

int main(int argc, char** argv)
pid_t fork()

最終的輸出結果為20，除去主程序，產生了19個子程序。

#include #include #include intmain(void)
return0;
}

分析fork()的機制比較熟悉的話，這個題並不難，輸出應該是6個「-」，但是，實際上這個程式會很tricky地輸出8個「-」。

要講清這個題，我們首先需要知道fork()系統呼叫的特性

(1) fork()系統呼叫是unix下以自身程序建立子程序的系統呼叫，一次呼叫，兩次返回，如果返回是0，則是子程序，如果返回值》0，則是父程序（返回值是子程序的pid），這是眾為周知的。

(2) 還有乙個很重要的東西是，在fork()的呼叫處，整個父程序空間會原模原樣地複製到子程序中，包括指令，變數值，程式呼叫棧，環境變數，緩衝區，等等。

所以，上面的那個程式為什麼會輸入8個「-」，這是因為printf(「-」);語句有buffer，所以，對於上述程式，printf(「-」);把「-」放到了快取中，並沒有真正的輸出，在fork的時候，快取被複製到了子程序空間，所以，就多了兩個，就成了8個，而不是6個。

另外，多說一下，我們知道，unix下的裝置有「塊裝置」和「字元裝置」的概念，所謂塊裝置，就是以一塊一塊的資料訪問的裝置，字元裝置是一次訪問乙個字元的裝置。磁碟、記憶體都是塊裝置，字元裝置如鍵盤和串列埠。塊裝置一般都有快取，而字元裝置一般都沒有快取。

對於上面的問題，我們如果修改一下上面的printf的那條語句為：

printf("-");
fflush(stdout);

或者

printf("-\n");

就沒有問題了（就是6個「-」了），因為程式遇到「\n」，或是eof，或是緩中區滿，或是檔案描述符關閉，或是主動flush，或是程式退出，就會把資料刷出緩衝區。需要注意的是，標準輸出是行緩衝，所以遇到「\n」的時候會刷出緩衝區，但對於磁碟這個塊裝置來說，「\n」並不會引起緩衝區刷出的動作，那是全緩衝，你可以使用setvbuf來設定緩衝區大小，或是用fflush刷快取。

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