fork/exec程序输出不符：B打印两次、C三次的原因解析

程序代码 #

int main(int argc,char *argv[]){
    int i;
    for(i=1;i<3;i++){
        if (fork()==0){
            printf("A");
            execvp("./prog2",&argv[1]);
            printf("B");
            exit(1);
        } 
        printf("C");
    }
    printf("D");
    return 0;
}

问题描述 #

执行命令 ./prog1 后，预期结果为：A打印2次，B打印0次，C打印2次，D打印1次。但实际运行结果为：A打印2次，B打印2次，C打印3次，D打印1次。需要解释差异原因。

差异原因解析 #

1. B打印2次的原因：execvp执行失败 #

execvp("./prog2", &argv[1]) 执行失败的核心原因是当前工作目录下不存在可执行文件prog2。当execvp调用失败时，子进程不会被新程序替换，会继续执行后续代码：打印B，然后调用exit(1)退出。因为循环执行了2次，每次fork出的子进程都会走到这一步，所以B被打印2次。

2. C打印3次的原因：printf缓冲区的继承 #

printf默认采用行缓冲模式，当输出内容不包含换行符时，数据会暂存在进程的用户态缓冲区中，直到缓冲区满、进程退出或显式调用fflush才会刷新到终端。

具体执行流程：

• 第一次循环：
  父进程调用fork()创建子进程1，子进程进入if分支执行printf("A")（内容存入缓冲区）；父进程则执行printf("C")（内容存入自身缓冲区）。子进程1因execvp失败，打印B后退出，退出时刷新缓冲区输出AB；父进程缓冲区此时存有1个C。
• 第二次循环：
  父进程再次调用fork()创建子进程2，此时父进程缓冲区中的C会被复制到子进程2的缓冲区中。父进程继续执行printf("C")，自身缓冲区变为CC；子进程2进入if分支执行printf("A")（缓冲区变为CA），因execvp失败打印B（缓冲区变为CAB），退出时刷新缓冲区输出CAB。
• 循环结束后：
  父进程执行printf("D")，缓冲区变为CCD，进程退出时刷新缓冲区输出CCD。

统计下来：父进程输出2个C，子进程2输出1个继承来的C，总共3次C。

3. A和D的次数符合预期 #

• A：每个子进程进入if分支后都会打印1次，共2次。
• D：只有初始父进程会在循环结束后打印1次。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mike Balts