为啥这个程序打印“fork”！ 4次？

Posted 2023-02-21

【中文标题】为啥这个程序打印“fork”！ 4次？

【英文标题】：Why does this program print "forked!" 4 times?为什么这个程序打印“fork”！ 4次？

【发布时间】：2014-12-30 05:28:28

【问题描述】：

为什么这个程序打印“forked!” 4次？

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

int main(void) 

  fork() && (fork() || fork());

  printf("forked!\n");
  return 0;

【参考方案1】：

一个来自main()，另外三个来自每个fork()。

请注意，所有三个forks() 都将被执行。你可能想看看ref：

返回值

成功完成后，fork() 将返回 0 给子进程，并将子进程的进程 ID 返回给父进程。两个进程都应继续从 fork() 函数执行。否则返回-1给父进程，不创建子进程，设置errno表示错误。

请注意，进程 ID 不能为零，如 here 所述。

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那么到底发生了什么？

我们有：

fork() && (fork() || fork());

所以第一个fork() 将返回其非零进程ID 给父进程，而它会返回0 给子进程。这意味着逻辑表达式的第一个 fork 将在父进程中被评估为 true，而在子进程中它将被评估为 false，并且由于 Short circuit evaluation，它不会调用剩余的两个 fork()s。

所以，现在我们知道这将至少得到两张打印（一张来自主要的，一张来自第一张fork()）。

现在，父进程中的第二个fork() 将被执行，它执行并向父进程返回一个非零值，在子进程中返回一个零值。

所以现在，父进程不会继续执行到最后一个fork()（由于短路），而子进程将执行最后一个fork，因为||的第一个操作数是0。

这意味着我们将获得另外两个打印件。

因此，我们总共得到了四张照片。

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短路

这里，短路基本上意味着如果 && 的第一个操作数为零，则其他操作数不被评估。在相同的逻辑中，如果 || 的操作数为 1，则其余操作数不需要计算。这是因为剩下的操作数不能改变逻辑表达式的结果，所以不需要执行，这样可以节省时间。

请参阅下面的示例。

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流程

请记住，父进程会创建子进程，而子进程又会创建其他进程，依此类推。这导致了进程的层次结构（或者可以说是一棵树）。

考虑到这一点，值得看看这个similar problem 和this 的答案。

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描述性图片

我猜我也制作了这个可以提供帮助的图。我假设每次调用返回的 pid 的 fork() 是 3、4 和 5。

请注意，一些fork()s 上面有一个红色的 X，这意味着它们因为逻辑表达式的短路评估而没有被执行。

顶部的fork()s 不会被执行，因为&& 的第一个操作数是0，所以整个表达式的结果是0，所以执行剩下的操作数没有意义(s) &&。

底部的fork()不会被执行，因为它是||的第二个操作数，它的第一个操作数是一个非零数，因此表达式的结果已经被计算为真，没有不管第二个操作数是什么。

在下一张图片中，您可以看到流程的层次结构： 根据上图。

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短路示例

#include <stdio.h>

int main(void) 

  if(printf("A printf() results in logic true\n"))
    ;//empty body

  if(0 && printf("Short circuiting will not let me execute\n"))
    ;
  else if(0 || printf("I have to be executed\n"))
    ;
  else if(1 || printf("No need for me to get executed\n"))
    ;
  else
  printf("The answer wasn't nonsense after all!\n");

  return 0;

输出：

A printf() results in logic true
I have to be executed

【参考方案2】：

第一个fork()在调用进程中返回一个非零值（称为p0），在子进程中返回0（称为p1）。

在 p1 中，&& 发生短路，进程调用 printf 并终止。在 p0 中，该过程必须计算表达式的其余部分。然后它再次调用fork()，从而创建一个新的子进程（p2）。

在p0中fork()返回一个非零值，对||进行短路，所以进程调用printf并终止。

在 p2 中，fork() 返回 0，所以 || 的余数必须进行评估，也就是最后一个fork()；这导致为 p2 创建一个子项（称为 p3）。

P2 然后执行printf 并终止。

P3 然后执行printf 并终止。

然后执行 4 个printfs。

【讨论】：

你能解释一下“&&短路”吗？

@rona-altico，在我的回答中查看有关短路的链接。这基本上意味着如果&& 的第一个操作数为零，则不计算其他操作数。同样的逻辑，如果 || 的一个操作数是 1，那么其余的操作数不需要计算。这是因为剩下的操作数不能改变逻辑表达式的结果，所以它们不需要被执行，这样我们就节省了时间。现在更好罗娜？顺便说一句，这是个好问题，我不明白为什么会投反对票。你得到了我的 +1。

@rona-altico：我很难理解你为什么要使用fork()，但我什至不知道什么是短路。这是学校的问题吗？

@G.Samaras：我猜它被否决了，因为它是许多重复项之一，并且在问这里之前甚至没有努力谷歌它。

@G.Samaras：你看不出为什么投反对票？这是一个可怕的问题。有一个完全相同的副本，他没有费心解释他期望的不同输出。为什么这有 41 个赞成票完全超出了我的理解；通常这种事情很快就会达到-3或-4。

【参考方案3】：

^{对于所有反对者，这是来自一个合并但不同的问题。责怪SO。谢谢。}

您可以将问题分解为三行，第一行和最后一行都只是将进程数加倍。

fork() && fork() || fork();

运算符短路了，所以这就是你得到的：

       fork()
      /      \
    0/        \>0
 || fork()     && fork()
     /\            /   \
    /  \         0/     \>0
   *    *     || fork()  *
                /   \
               *     *

所以这总共是 4 * 5 = 20 个进程，每个进程打印一行。

注意：如果由于某种原因 fork() 失败（例如，您对进程数有一些限制），它会返回 -1，然后您可以获得不同的结果。

【讨论】：

感谢@yi_H 的回复和一件事，如果我们的代码中只有这一行，那么输出将分叉 5 次？？

还有fork1() || fork2() && fork3();此语句产生 16 个进程。

嗨@yi_H 我只是混淆了 "fork1() || fork2() && fork3()" 总共有 16 个结果。我的意思是我可以有一个像你上面提到的这样的图表

如果没有任何括号，您可能会错误地解析逻辑树。第一个 fork() 的假 (0) 路径不会导致整个表达式在 && 处短路吗？我认为 && 和 || 的关联性优先级在 C 中是从右到左的，因此从左到右的简单评估可以使子表达式的其余部分短路（在任何包含括号内）。它与 fork() && (fork() || fork()) 相同，这将解释仅从这一行开始的 4 个（不是 5 个）进程，总共 16 个。在 C++ 或 C# 中可能会有所不同，但这个问题是在 C 中。

这回答了使用fork() && fork() || fork();的问题，而这里的问题使用fork() && (fork() || fork());。有一个合并，如此处所述：“meta.***.com/questions/281729/…”。您可能想要编辑您的答案，通知未来的读者。

【参考方案4】：

执行fork() && (fork() || fork())，会发生什么

每个fork 给出 2 个进程，其值分别为 pid（父）和 0（子）

第一次分叉：

父返回值为pid not null => 执行&& (fork() || fork()) 第二个 fork 父值是 pid 不是 null 停止执行 || 部分 => 打印 forked second fork child value = 0 => 执行|| fork() 第三个叉父打印forked 第三个叉子打印forked 子返回值为 0 停止执行 && 部分 => 打印 forked

总数：4 forked

【参考方案5】：

我喜欢所有已经提交的答案。也许如果您在 printf 语句中添加更多变量，您会更容易看到发生了什么。

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

int main()

   long child = fork() && (fork() || fork());
   printf("forked! PID=%ld Child=%ld\n", getpid(), child);
   return 0;

在我的机器上它产生了这个输出：

forked! PID=3694 Child = 0
forked! PID=3696 Child = 0
forked! PID=3693 Child = 1
forked! PID=3695 Child = 1

【讨论】：

每次调用 fork() 返回的值如何？怎么样：long f1,f2,f3; (f1 = fork()) && ((f2 = fork()) || (f3 = fork()));，然后打印 PID 和三个单独的值。

【参考方案6】：

这段代码：

fork();
fork() && fork() || fork();
fork();

为自己获得 20 个进程，Printf 将执行 20 次。

对于

fork() && fork() || fork();

printf 一共会执行 5 次。

【讨论】：

这回答了使用fork() && fork() || fork();的问题，而这里的问题使用fork() && (fork() || fork());。有一个合并，如此处所述：“meta.***.com/questions/281729/…”。您可能想要编辑您的答案，通知未来的读者。