程式如下，判斷輸出多少個'_'

./a.out

int main(){
    for(int i = 0; i < 2; ++i){
        fork();
        printf("_");
    }        
}

熟悉fork的話，這裡很容易就能知道，一共產生了3個子程序，還有一個父程序，所以一共是四個程序；每次fork之後都會輸出一個'_'，那麼在這裡應當的輸出是6個'_'

 但是實際輸出卻是 8個'_'； 但是如果在printf("_")之後使用fflush(stdout)，或者使用printf("\n")清空輸出緩衝區來輸出則結果就是6個了，這就不得不再返回來談一談printf的輸出機制。

• 標準I/O對待快取的資料採用3種不同的策略，全緩衝、行緩衝、無緩衝。
• 對於沒有互動的終端，例如塊裝置檔案，系統採用全緩衝；（比如輸出到檔案）
• 對於標準輸入，標準輸出這樣互動裝置採用行緩衝；（輸出到螢幕或控制檯）
• 對於需要立即響應的裝置，例如標準錯誤採用無緩衝；

printf函式只有當緩衝區被重新整理的時候才會輸出資料，在此之前只是將資料存放到緩衝區。

理解了這點後，再去分析上述程式碼；首先只有一個程序a.out，緩衝區為空；第一次fork()後，父程序a.out產生了一個子程序“子1”，子程序複製父程序的緩衝區（此時為空），然後printf將"_"先放入緩衝區內，a.out與"子1"的緩衝區內各有一個"_";

第二次fork()後，a.out產生了一個子程序"子2"，“子1”產生了一個子程序“子3”，“子2”和“子3”均從各自的父程序複製了緩衝區的“_”，此時，a.out,"子1"，“子2”，“子3”各自的緩衝區內均有一個“_”，接下來的printf語句又將”_“分別放入了四個程序的緩衝區內（圖中用黑色標識的_），此時，迴圈結束，四個程序的各自緩衝區內都分別有兩個"_"，總共8個，特殊之處在於，”子2“與”子3“的緩衝區內的第一個”_“是複製各自的父程序緩衝區得到的，a.out與"子1"的緩衝區內的第一個"_"是printf累積”_“的結果。如此一來，迴圈結束後，程式就要結束了，此時緩衝區重新整理輸出了8個"_".

 到這裡，這道題已經講的很明白了，為了深入理解，再通過幾個程式碼詳細理解一下緩衝區的重新整理機制：

int main(){
    printf("hello");
    //fflush(stdout);
    sleep(5);    
    int m = 5;
    m = 7;
    while(m-->0){
        printf("*"); 
    }
    //printf("\n");
    sleep(3);        
    printf("world");
} 

這個程式將如何輸出呢？如果去掉註釋輸出結果又是什麼？先思考一下吧。

理想中的輸出應該是先輸出 "hello",等待5秒，輸出7個'*'，再等待3秒，輸出"world"；但是實際情況卻是等待 8秒，一瞬間輸出”hello*******world“.

如果去掉註釋呢？就是我們所期盼的第一種情況了；造成這種現象的原因上面已經提到了，就是printf並非直接輸出，而是先攢到緩衝區裡，等待緩衝區重新整理再輸出；這段程式中的兩條註釋語句均可以重新整理行緩衝策略的緩衝區（行緩衝與全緩衝在文章末尾）。

那麼來看一下緩衝區重新整理的時機吧

• 1.遇到“\n”,立即重新整理緩衝區。（行緩衝）
• 2.程式呼叫fflush函式重新整理緩衝區
• 3.程式以exit結束，緩衝區會重新整理。如果以_exit結束，緩衝區資料會被直接清空。
• 4.緩衝區滿，也會將緩衝區資料刷新出來。

這樣子便不難理解了吧。可惜剛開始學習printf的時候總是習慣性在後面加一個'\n'，所以這麼久了這麼重要的一個緩衝區機制居然才知道。

最後再用一個例子補充一下行緩衝與全緩衝的區別

int main(){
    printf("hello world\r\n");
    if(0 == fork()){
        printf("son\r\n");
    }else{
        printf("father\r\n");
    }                                                                           
}

先普通執行一下輸出結果為一條"hello world"，一條"son"，以及一條"father"；

再將輸出位置重定向到檔案，輸出結果多了一條"hello world"

 同樣的程式，只因為輸出位置的不同，結果也就不同，這是因為第一種使用了標準輸出也就是控制檯和螢幕，採用行緩衝策略；第二種將標準輸出重定向到檔案，採用的是全緩衝策略；行緩衝策略中的'\n'對全緩衝無效；所以又回到了文章開始的那道面試題的緩衝區複製。由於是全緩衝，並不會重新整理緩衝區，因此fork時子程序複製了父程序的緩衝區，裡面有一條”hello world“，此時父子程序再各自往緩衝區中攢了"father"和'son'；因此就呈現出最終的輸出結果啦。

（這種緩衝區機制在C++中的cout也是一樣的）