Почему программа с fork () иногда выводит свой вывод несколько раз?

В программе 1 Hello worldпечатается только один раз, но когда я удаляю \nи запускаю его (программа 2), вывод печатается 8 раз. Может кто-нибудь, пожалуйста, объясните мне значение \nздесь и как это влияет на fork()?

Программа 1

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

int main()
{
    printf("hello world...\n");
    fork();
    fork();
    fork();
}

Выход 1:

hello world... 

Программа 2

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

int main()
{
    printf("hello world...");
    fork();
    fork();
    fork();
}

Выход 2:

hello world... hello world...hello world...hello world...hello world...hello world...hello world...hello world...

При выводе в стандартный вывод с использованием функции библиотеки C. printf()вывод обычно буферизуется. Буфер не очищается до тех пор, пока вы не выведете новую строку, не вызовете fflush(stdout)или не закроете программу (но не через вызов _exit()). Стандартный поток вывода по умолчанию буферизуется таким образом, когда он подключен к TTY.

Когда вы разветвляете процесс в «Программе 2», дочерние процессы наследуют каждую часть родительского процесса, включая неразбавленный выходной буфер. Это эффективно копирует невыполненный буфер в каждый дочерний процесс.

Когда процесс завершается, буферы сбрасываются. Вы запускаете всего восемь процессов (включая исходный процесс), и незаполненный буфер будет сброшен при завершении каждого отдельного процесса.

Это восемь, потому что в каждом fork()вы получаете вдвое больше процессов, чем до fork()(так как они безусловны), и у вас есть три из них (2 ³ = 8).

Это никак не влияет на вилку.

В первом случае вы получите 8 процессов, которым нечего писать, поскольку выходной буфер уже очищен (из-за \n).

Во втором случае у вас все еще есть 8 процессов, каждый с буфером, содержащим «Hello world ...», и буфер записывается в конце процесса.

@Kusalananda объяснил, почему вывод повторяется . Если вам интересно, почему вывод повторяется 8 раз, а не только 4 раза (базовая программа + 3 вилки):

int main()
{
    printf("hello world...");
    fork(); // here it creates a copy of itself --> 2 instances
    fork(); // each of the 2 instances creates another copy of itself --> 4 instances
    fork(); // each of the 4 instances creates another copy of itself --> 8 instances
}

Важным фоном здесь является то, что стандарт stdoutдолжен быть буферизован линией по умолчанию.

Это приводит \nк сбросу вывода.

Поскольку второй пример не содержит символ новой строки, выходные данные не сбрасываются и, поскольку fork()копирует весь процесс, он также копирует состояние stdoutбуфера.

Теперь эти fork()вызовы в вашем примере создают в общей сложности 8 процессов - все они с копией состояния stdoutбуфера.

По определению, все эти процессы вызывают exit()при возврате из, main()а затем exit()вызовы во всех активных потоках stdio . Это включает в себя, и в результате вы видите один и тот же контент восемь раз.fflush()fclose()stdout

Хорошей практикой является вызов fflush()всех потоков с ожидающим выводом перед вызовом fork()или явное разрешение разветвленного дочернего вызова, _exit()который только завершает процесс, не сбрасывая потоки stdio.

Обратите внимание, что вызов exec()не очищает буферы stdio, поэтому нормально не заботиться о буферах stdio, если вы (после вызова fork()) вызываете exec()и (если это не удается) вызываете _exit().

КСТАТИ: Чтобы понять, что неправильная буферизация может вызвать, вот старая ошибка в Linux, которая была недавно исправлена:

Стандарт требует stderrотмены stderrбуферизации по умолчанию, но Linux проигнорировал это и сделал буферизацию строки и (что еще хуже) полную буферизацию в случае, если stderr был перенаправлен через канал. Так что программы, написанные для UNIX, выводили вещи без перевода строки в Linux слишком поздно.

См. Комментарий ниже, кажется, сейчас исправлено.

Вот что я делаю, чтобы обойти эту проблему Linux:

    /* 
     * Linux comes with a broken libc that makes "stderr" buffered even 
     * though POSIX requires "stderr" to be never "fully buffered". 
     * As a result, we would get garbled output once our fork()d child 
     * calls exit(). We work around the Linux bug by calling fflush() 
     * before fork()ing. 
     */ 
    fflush(stderr); 

Этот код не наносит вреда на других платформах, так как вызов fflush()только что очищенного потока является пустым занятием.