C语言进程管理异常：两次命令调用却执行三次的问题排查

我正在测试用C语言编写程序创建并管理进程，目标是创建进程并执行两次不同的命令，流程如下：

• 创建新进程
• 打印该进程的PID
• 执行指定命令
• 进程退出

但遇到了奇怪的问题：执行单个命令时一切正常，但连续执行两次流程时，第二个命令会被执行两次，总共执行了三次命令。

我的代码 #

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>

void launch_command(char command[]) {
  pid_t pid;

  pid = fork();
  if(pid==0)
  {
    printf("Creating process %d from %d\n", getpid(),getppid());
    system(command);
    exit(0);
  }
  else {
    if ((pid = fork()) == -1)
       perror("Error while creating a new process");
  }
}

int main () {
  printf("Root process: %d\n",getpid());

  launch_command("/bin/ls -l");
  while(wait(NULL) >= 0);

  launch_command("/bin/date");
  while(wait(NULL) >= 0);

  return 0;
}

实际输出 #

$ ./a.out 
Root process: 8924
Creating process 8925 from 8924
Creating process 8928 from 8926
Sun 13 Nov 2022 23:54:51 EST
total 128
-rwxr-xr-x  1 gg  staff  49784 13 Nov 23:54 a.out
-rw-r--r--  1 gg  staff   3499 11 Nov 10:59 create_process.c
Creating process 8931 from 8924
Sun 13 Nov 2022 23:54:51 EST

期望输出 #

$ ./a.out 
Root process: 8924
Creating process 8925 from 8924
total 128
-rwxr-xr-x  1 gg  staff  49784 13 Nov 23:54 a.out
-rw-r--r--  1 gg  staff   3499 11 Nov 10:59 create_process.c
Creating process 8931 from 8924
Sun 13 Nov 2022 23:54:51 EST

请问这种行为的原因是什么？

问题原因与修复方案 #

根本原因 #

问题出在launch_command函数的逻辑里：

1. 第一次调用fork()后，父进程进入else分支，但你在这个分支里又调用了一次fork()，创建了一个额外的子进程。
2. 这个额外的子进程没有任何后续处理（既没执行目标命令也没主动退出），它会从fork()的位置继续执行代码，也就是回到main函数的流程中。
3. 当第一个launch_command执行完，主进程进入wait循环等待所有子进程结束时，这个额外子进程也会执行到wait循环之后，然后调用第二个launch_command("/bin/date")——相当于主进程和这个额外子进程各自执行了一次date命令，所以最终date被执行了两次，加上第一次的ls，总共三次命令执行。

修复后的代码 #

只需要删除else分支里多余的fork()调用，让每个launch_command只创建一个子进程来执行命令：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>

void launch_command(char command[]) {
  pid_t pid;

  pid = fork();
  if(pid == 0)
  {
    printf("Creating process %d from %d\n", getpid(), getppid());
    system(command);
    exit(0);
  }
  else if (pid == -1)
  {
    perror("Error while creating a new process");
  }
}

int main () {
  printf("Root process: %d\n", getpid());

  launch_command("/bin/ls -l");
  while(wait(NULL) >= 0);

  launch_command("/bin/date");
  while(wait(NULL) >= 0);

  return 0;
}

修复后运行，就会得到你期望的输出：只执行一次ls和一次date，没有多余的进程和命令执行。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者NIGHTSCROLLER