通过管道转发时，递归进程树输出不同答案

【问题标题】：Recursive process tree output is different when forwarded via pipe通过管道转发时，递归进程树输出不同
【发布时间】：2016-08-28 07:10:08
【问题描述】：

我检查了应该递归创建进程树的同一段代码：

void proc_recurse(int layer)
{
    if(layer<=0) return;
    switch(fork()){
    case 0:
        proc_recurse(layer-1);
        printf("%d: child layer = %d\n", getpid(), layer);
        break;
    case -1:
        printf(stderr,"%d: fork failed\n", getpid());
        break;
    default:
        printf("%d: parent \n", getpid());
        break;
    }
}

int  main (int argc, char *argv[]) {
    int i;
    int n = atoi(argv[1]);
    printf("I'm grandParent %d n = %d \n", getpid(), n);

    proc_recurse(n);
}

显然，使用管道时结果完全不同。我可以观察到fork 返回到代码开始的位置（注意在输出中重复出现的“grandParent”消息）。谁能向我解释这种差异的性质。

【问题讨论】：

标签： c macos unix recursion fork

【解决方案1】：

问题在于缓冲。如果您在printfs 之后立即添加对fflush(stdout) 的调用，问题就会消失：

void proc_recurse(int layer)
{
    if(layer<=0) return;
    switch(fork()){
    case 0:
        proc_recurse(layer-1);
        printf("%d: child layer = %d\n", getpid(), layer);
        break;
    case -1:
        fprintf(stderr,"%d: fork failed\n", getpid());
        break;
    default:
        printf("%d: parent \n", getpid());
        break;
    }
    fflush(stdout);
}

int  main (int argc, char *argv[]) {
    int i;
    int n = atoi(argv[1]);
    printf("I'm grandParent %d n = %d \n", getpid(), n);
    fflush(stdout);
    proc_recurse(n);
}

试运行：

$ ./a.out 5 | less
I'm grandParent 7124 n = 5 
7124: parent 
7126: parent 
7126: child layer = 5
7127: parent 
7127: child layer = 4
7127: child layer = 5
7128: parent 
7128: child layer = 3
7128: child layer = 4
7128: child layer = 5
7129: parent 
7130: child layer = 1
7130: child layer = 2
7130: child layer = 3
7130: child layer = 4
7130: child layer = 5
7129: child layer = 2
7129: child layer = 3
7129: child layer = 4
7129: child layer = 5

问题在于stdout 在向终端执行输出时通常没有缓冲或行缓冲。但是，一旦您通过管道输出输出，就会使用缓冲区（类似于 4K 缓冲区，但这取决于）。这意味着“grandParent”行不立即在主进程的输出中给出，然后 fork 使子进程现在拥有包含该行的缓冲区的副本，并且当它们写入时最后执行输出，你最终会得到重复的内容。

这是使用fork 等编写程序时的常见错误。在执行fork 之前，您应该输出fflush 以避免此问题。

【讨论】：