C语言中fork()的打印行为疑问：为何输出结果为4？

先看原代码：

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

int main() {
    int i, status;
    int x =1;
    for ( i = 0; i < 3; i++) {
        int pid = fork();
        x++;
        if (pid > 0) {
            wait(&status);
            x--;
            exit(-1);
        }
    }

    printf ("x = %d\n", x);
    return 0;
}

执行流程拆解 #

初始时只有主进程（记为P0），x=1，进入循环：

1. i=0（P0执行）

   • P0调用fork()生成子进程P1，此时P0和P1的x都是1，随后各自执行x++，x变为2。
   • P0中pid是P1的进程ID（大于0），调用wait(&status)阻塞，等待P1结束。
   • P1中pid=0，继续循环，i变为1。

2. i=1（P1执行）

   • P1调用fork()生成子进程P2，P1和P2的x都是2，各自执行x++后，x变为3。
   • P1中pid>0，调用wait(&status)阻塞，等待P2结束。
   • P2中pid=0，继续循环，i变为2。

3. i=2（P2执行）

   • P2调用fork()生成子进程P3，P2和P3的x都是3，各自执行x++后，x变为4。
   • P2中pid>0，调用wait(&status)阻塞，等待P3结束。
   • P3中pid=0，继续循环，i变为3，此时i<3不成立，退出循环。

4. 最终输出

   • P3退出循环后，执行printf("x = %d\n", x)，输出x=4，随后return 0正常退出。
   • P3结束后，P2的wait()返回，执行x--（x变为3），调用exit(-1)退出。
   • P2结束后，P1的wait()返回，执行x--（x变为2），调用exit(-1)退出。
   • P1结束后，P0的wait()返回，执行x--（x变为1），调用exit(-1)退出。

进程结束时机总结 #

• P3：循环结束后执行打印，随后return 0正常退出。
• P2：等待P3完全结束后，执行x--，调用exit(-1)退出。
• P1：等待P2完全结束后，执行x--，调用exit(-1)退出。
• P0：等待P1完全结束后，执行x--，调用exit(-1)退出。

只有P3会走到printf语句，所以最终输出是4。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Artemis