linux中fork()函数的小问题
问题描述：分析下列代码，分别能产生多少a
// 1
for(int i=0; i<3; i++){
printf("a\n");
fork();
}// 2
for(int i=0; i<3; i++){
fork();
printf("a\n");
}// 3
for(int i=0; i<3; i++){
fork();
printf("a");
}
fflush(stdout);// 4
for(int i=0; i<3; i++){
printf("a");
fork();
}分析：
【问题1】第0次循环：此时只有p0主进程，直接输出a，然后执行fork();产生一个子进程p1；现在有一个a
第1次循环：此时有两个进程p0,p1；都输出一个a ，共两个a；然后执行fork()；分别产生p2,p3，两个子进程；目前终端输出三个a，有四个进程p0,p1,p2,p3；
第2次循环：此时四个进程各输出一个 a ；随后产生四个进程，程序结束；终端上一共有1+2+4 = 7 个a。
【问题2】第0次循环：此时只有p0主进程，执行fork()，生成子进程p1，两个进程各自在终端输出一个a，此时终端共两个a；
第1次循环：此时有p0,p1进程，执行fork()，生成子进程p2,p3,共四个进程，各自输出一个a，此时终端共有 2+4 = 6 个a；
第2次循环：此时有p0,p1,p2,p3进程，执行fork()，生成四个子进程，共八个子进程，各自在终端输出8个子进程，此时共有 2+ 4+8 = 14个a；
但是在终端上出现如下情况，原因为各进程间结束时间不一致，当主进程结束时，部分子进程还未结束，会继续向终端输出a；
此时只要在for循环后加sleep()；等待进程全结束即可得到规整的输出：
void test2(){12 printf("[test2] 预测有 14个\n");13 for(int i=0;i<3;i++){14 fork();15 printf("[test2] : a\n");16 }17 18 sleep(1); 19 }
【问题3】（注：本题以及问题4涉及缓存相关知识）
第0次循环：主进程p0执行fork()后产生子进程p1，随后执行满缓存输出，此时将a输出当进程p0、p1的缓冲区中，并不直接输出到终端（后两次循环也是一样）；
第1次循环：p0,p1执行fork()后产生p2,p3子进程，随后执行printf()，将a输出到各进程的缓冲区中，此时p0,p1,p2,p3中的缓冲区都存在两个但还未输出；
第2次循环：同理第1次循环，会产生四个子进程，共八个进程，随后的printf()在各自的进程缓存空间中输出a，当进程结束时，标准输出会刷新缓存，将每个进程中的三个a输出到终端；程序结束后，终端上会显示 3*8 = 24个 a;
若出现输出在命令行之后的情况，原因同问题2，各个进程结束时间不一致导致，使用sleep()就可以解决。
【4】
第0次循环：主进程p0执行printf()后并未直接输出，而是将a输出到p0的缓存中。随后执行fork()，产生的子进程p1会复制p0的用户态地址空间；这里有个小知识点fork()采用写时复制，在随后对共享页中i++时候才真正复制p0的栈堆数据等，此时才将p0中的缓存复制一份，这是区别与问题3的；问题3是在各自缓存中加了一个a，问题4是在父进程缓存中先加了一个a，随后复制到各子进程（后两次不作过多赘述，fork()写时复制策略放在最后）；此时p0，p1缓存中各有一个a;
第1次循环：p0,p1执行printf()，将a输出到各进程的缓冲区中,缓存中各自有两个a，执行fork(),产生p2,p3,此时p0,p1,p2,p3中的缓冲区都存在两个a但还未输出；
第2次循环：同理上次循环，会产生四个子进程，共八个进程，并且在fork()前的printf()在各自的进程缓存空间中输出a，各个进程缓存中存在3个a，当进程结束时，标准输出会刷新缓存，将每个进程中的三个a输出到终端；程序结束后，终端上会显示 3*8 = 24个 a;
写时复制
为了减少数据复制的开销, 优化内存管理, fork采用是写时复制（Copy-On-Write，简称COW）的策略。
- 在fork()执行时，操作系统并不立即复制父进程的整个内存空间给子进程。操作系统使父进程和子进程暂时共享相同的物理内存页。
- 这些共享的页面在内存中被标记为只读。如果父进程或子进程尝试写入这些共享的页面(以页为单位)，操作系统会为发起写操作的进程（父进程或子进程）分配一个新的物理内存页, 并复制数据到这个页。
写时复制机制确保只有在必要时才复制数据页，这极大地减少了内存使用和提高了效率。