一个fork引起的“穿越”事件。

最新推荐文章于 2023-09-30 18:42:04 发布

原创最新推荐文章于 2023-09-30 18:42:04 发布 · 6.6k 阅读

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#编程 #存储

本文记述了一位程序员解决一个全局变量在没有任何赋值操作下自行改变的问题的过程。通过逐步排查，最终发现是因为子进程未退出，导致了全局变量状态在父进程中发生不可预期的变化。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

同事最近调程序，遇到一个非常诡异的现象。一个全局变量，在没任何其他赋值的情况下，自己就莫名其妙地发生了改变。开始怀疑是消息队列出了问题。因为该程序与另一个庞大的程序通过消息队列进行通信。消息队列调试了N天，无果。

又开始怀疑是不是内存或堆栈出错。于是仔细找了所有的数组、变量及malloc函数，还是没发现有不对的地方。况且，每次该变量值变化的一模一样，并不像内存泄露导致的程序异常。

百思不得其解。

后来，经过漫长的跟踪，屏蔽了其他很多语句后，终于发现了蛛丝马迹。在某一个语句后，一个print语句执行了两遍。该语句前有个fork函数，它启动了一个子进程，该子进程仅仅进行了一个写文件的操作。仔细一看，fork的子进程没有退出语句。

pid = fork();  
        // son process create here, exact copy from parent process  
        // son process will execute the main funciton after parent process  
        if(pid<0) {  
                printf("return");  
                return 0;  
        }  
        if(pid==0) {  
              。。。。
        }else {  
                。。。

现在很多实现并不执行一个父进程数据段、栈和堆的完全复制。作为替代，使用写时复制(Copy-On-Write,COW)。这些区域由父子进程共享，而且内核将它们的访问权限改变为只读。如果父子进程中的任一个试图修改这些区域，则内核只为修改区域的那块内存制作一个副本，通常是虚拟存储器系统的一页。没有退出，则子进程与父进程一起继续运行，一前一后。所以，导致父进程对全局变量赋值为1，而下一时刻子进程运行到这里，检查子进程的内存区域该变量为0，于是该变量前一时刻为0，后一时刻又变成了1，最终导致程序结果哭笑不得。

这就像《黑衣人3》里J穿越到过去，在最后阿波罗升空的时刻，在野兽杀他的时候又进行了数次的穿越，使得野兽始终在那里杀他又杀不死他，J的状态就是一会儿生，一会儿死。又像周星驰在《大话西游》里月光宝盒进行了几次穿越，看到白晶晶一会儿生一会儿死。当然外国的时空穿越器比中国的要可靠，月光宝盒在进行了两次穿越后出了故障到了五百年前。

好了，耗时两周多的怪异现象终于有了定论。我们可以总结出几点经验：

1. 调试程序要学会抽丝剥茧一样，排除不想干的元素，使得问题简单化；

2. 学会定位。定位到某行代码，更能帮助找到原因所在。

3. 丰富的编程经验也是必不可少。