关于fork那点事——与I/O函数之间的交互关系

    今天在看《UNIX环境高级编程》，看到关于fork函数的时候，看到一个相应的实例，不仅可以对fork的理解加深，还可以了解到与缓冲区相关的内容，特意整理在这里，以后看看。
    具体的代码如下所示。

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

int glob = 6;
char buf[] = "a wirte to stdout\n";

int main()
{
    int var;
    pid_t pid;

    var = 88;

    if(write(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf) - 1) != sizeof(buf) - 1)
    {
        printf("write error.\n");
        exit(1);
    }

    printf("before fork\n");

    if( (pid = fork() ) < 0)
    {
        printf("fork error.\n");
        exit(1);
    }
    else if(pid == 0)
    {
        glob++;
        var++;
    }
    else
    {
        sleep(2);
    }

    printf("pid = %d, glob = %d, var = %d\n", getpid(), glob, var);
    exit(0);
}

    运行结果如下所示。
    
    从上面的结果可以看出：
    （1）子进程的结果发生了变化，而父进程的数据没有发生变化；
    （2）输出到终端与输出到文件中的结果不一样；
   
     对于（1）的解释如下：
    子进程和父进程继续执行fork调用之后的指令。子进程是父进程的副本。例如子进程获取进程数据空间、堆和栈的副本。注意：这是子进程所拥有的副本。父、子进程并不共享这些存储空间。记住：不共享这些存储空间。
    所以才有了上面（1）的结果：子进程的变量值改变了，而父进程的变量值没有变化。

    对于（2）的解释如下：
    首先，上面的关于父子进程的输出顺序是不确定的。一般来说，在fork之后是先执行父进程还是子进程是不确定的。这取决于内核所使用的调度算法。如果要求父子进程同步，则要求某种形式的进程间通信（这是后话）。在上面的程序中，父进程使自己先休眠2秒钟，以使子进程先执行。但并不保证2秒钟已经足够。
    当写到标准输出时，我们将buf减1作为输出字节数，这是为了避免将终止null字节写出。strlen计算不包含终止null字节的字符串长度，而sizeof则计算包括终止null字节的缓冲区长度。两者之间的另一个差别是：使用strlen需要一次函数调用，而对于sizeof，因为缓冲区已经用已知的字符串进行了初始化，其长度是固定的，所以sizeof在编译时计算缓冲区的长度。
    上面的是题外话，与上述显示结果没有关系，现在进入正题哈。
    注意上面程序中fork与I/O函数之间的交互关系。write函数是不带缓冲的。因为在fork之前调用了write，所以其数据写到标准输出一次。但是，标准I/O库是带缓冲的。
    如果标准输出连接到终端设备，则它是行缓冲的，否则它是全缓冲的。
    当以交互的方式运行该程序时，只得到该printf输出的行一次，其原因是标准输出缓冲区由换行符冲洗。但是当标准输出重定向到一个文件时，却得到printf输出行两次。其原因是：在fork之前调用了printf一次，当调用fork时，该行数据仍然在缓冲区中，然后在将父进程数据空间复制到子进程中时，该缓冲区也被复制到了子进程中。于是，那时父、子进程各自有了带该行内容的标准I/O缓冲区。在exit之前的第二个printf将其数据添加到现有的缓冲区中。当每个进程终止时，最终会冲洗缓冲去的副本。