【Linux进程】四、printf函数的缓冲区刷新机制与父子进程间的“读共享写拷贝”问题
Linux进程专题四
1. printf函数缓冲区刷新与C语言的 ‘\n’ 字符
我们先看一个简单的程序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
printf("begin...");
fork();
printf("end...\n");
return 0;
}
运行后发现打印了两次begin，而根据前面的学习，实际上应该打印一次才对
实际上这是printf()函数缓冲区的机制造成的，缓冲区我们在Linux系统调用专题中已经讲过了。在系统调用时，遇到 ‘/n’ 输出行缓冲，我们这里第一个printf()函数中没有 ‘\n’ 字符，所以第一个printf()函数执行的时候没有打印缓冲区的内容，当我们fork一个子进程的时候，我们既没有输出这个缓冲区的内容，也没有刷新缓冲区，所以这段内容恢复至到子进程中。等到父子进程都执行到第二个printf()函数的时候，遇到 ‘\n’ 打印缓冲区内容，就把上一次和这一次的内容一块打印出来了。这也是为什么fork在第一个printf()语句之后，子进程却能打印出一个printf()语句中内容的原因，因为缓冲区没有刷新，所以被赋值给了子进程。这也告诉我们Linux和Windows是有区别的，在Linux下用pintf()函数一定要加 ‘\n’ 。
所以我们只要在第一个printf()语句中加上 ‘\n’ 字符就可以了。
2. 父子进程空间共享问题
执行fork()函数后，子进程与父进程有相同的全局变量、.data段、.text段、栈、堆、环境变量、用户ID、宿主目录、进程工作目录、信号处理方式等；不同之处在于，进程自己的ID、父进程ID、fork()函数返回值、进程运行时间（父进程在fork之前就已经运行了，而子进程在fork之后才开始运行）、定时器、未决信号集等不同。但是，子进程并不是直接把父进程０到３G的用户空间全部复制，而是遵循一种读时共享、写时复制这样的原则，这样无论是子进程执行父进程的逻辑，还是执行自己的逻辑都能节省内存开销。也就是说，父子进程的虚拟地址空间中，比如说数据段，它们都是指向同一块物理地址空间的，如果子进程只是读取该空间，那么就没必要复制这块物理内存，即读时共享，如果子进程要修改这块物理空间，那么将会复制一块物理空间然后修改复制的空间，即写时复制。
这里要注意，即便是全局数据，也遵循读时共享写时复制的原则，也就是说全局变量在父子进程之间也不是共享的。下面我们通过一个例子演示这种读时共享写时复制的原则。
/************************************************************
>File Name : shared_test.c
>Author : Mindtechnist
>Company : Mindtechnist
>Create Time: 2022年05月19日 星期四 16时25分27秒
************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int g_data = 10;
int main(int argc, char* argv[])
{
pid_t pid = fork();
if(pid == 0)
{
printf("child: g_data = %d\n", g_data);
g_data = 11;
printf("child: g_data = %d\n", g_data);
sleep(2);
g_data = 13;
printf("child: g_data = %d\n", g_data);
}
if(pid > 0)
{
sleep(1); /*1.保证printf时子进程已经修改全局变量 2.防止父进程提前结束*/
printf("call: g_data = %d\n", g_data);
g_data = 12;
printf("call: g_data = %d\n", g_data);
sleep(2);
}
return 0;
}
编译运行，我们可以在打印结果中看到，当子进程修改全局变量的时候，父进程和子进程的全局变量值就可以使不再一样了，这就是写时复制，这时候，父子进程都有自己的g_data，修改的时候也是修改的自己的g_data的值。
