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[其他] 实例详解 Linux 中的 fork() 函数

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酗酊而醉 发表于 2016-10-10 23:10:32
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原文出处: jason314
       一、fork 入门知识

    一个进程,包括代码、数据和分配给进程的资源。fork()函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程,也就是两个进程可以做完全相同的事,但如果初始参数或者传入的变量不同,两个进程也可以做不同的事。
    一个进程调用fork()函数后,系统先给新的进程分配资源,例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中,只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。
    我们来看一个例子:
    [code]/*
*  fork_test.c
*  version 1
*  Created on: 2010-5-29
*      Author: wangth
*/  
#include   
#include   
int main ()  
{  
    pid_tfpid; //fpid表示fork函数返回的值  
    int count=0;  
    fpid=fork();  
    if (fpid < 0)  
        printf("error in fork!");  
    else if (fpid == 0) {  
        printf("i am the child process, my process id is %d/n",getpid());  
        printf("我是爹的儿子/n");//对某些人来说中文看着更直白。  
        count++;  
    }  
    else {  
        printf("i am the parent process, my process id is %d/n",getpid());  
        printf("我是孩子他爹/n");  
        count++;  
    }  
    printf("统计结果是: %d/n",count);  
    return 0;  
}
[/code]    运行结果是:
    i am the child process, my process id is 5574
    我是爹的儿子
    统计结果是: 1
    i am the parent process, my process id is 5573
    我是孩子他爹
    统计结果是: 1
    在语句fpid=fork()之前,只有一个进程在执行这段代码,但在这条语句之后,就变成两个进程在执行了,这两个进程的几乎完全相同,将要执行的下一条语句都是if(fpid<0)……
    为什么两个进程的fpid不同呢,这与fork函数的特性有关。fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次,却能够返回两次,它可能有三种不同的返回值:
    1)在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID;
    2)在子进程中,fork返回0;
    3)如果出现错误,fork返回一个负值;
    在fork函数执行完毕后,如果创建新进程成功,则出现两个进程,一个是子进程,一个是父进程。在子进程中,fork函数返回0,在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID。我们可以通过fork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程。
    引用一位网友的话来解释fpid的值为什么在父子进程中不同。“其实就相当于链表,进程形成了链表,父进程的fpid(p 意味point)指向子进程的进程id, 因为子进程没有子进程,所以其fpid为0.
    fork出错可能有两种原因:
    1)当前的进程数已经达到了系统规定的上限,这时errno的值被设置为EAGAIN。
    2)系统内存不足,这时errno的值被设置为ENOMEM。
    创建新进程成功后,系统中出现两个基本完全相同的进程,这两个进程执行没有固定的先后顺序,哪个进程先执行要看系统的进程调度策略
    每个进程都有一个独特(互不相同)的进程标识符(process ID),可以通过getpid()函数获得,还有一个记录父进程pid的变量,可以通过getppid()函数获得变量的值。
    fork执行完毕后,出现两个进程,
     
实例详解 Linux 中的 fork() 函数-1 (version,include,Linux,count,空间)

    有人说两个进程的内容完全一样啊,怎么打印的结果不一样啊,那是因为判断条件的原因,上面列举的只是进程的代码和指令,还有变量啊
    执行完fork后,进程1的变量为count=0,fpid!=0(父进程)。进程2的变量为count=0,fpid=0(子进程),这两个进程的变量都是独立的,存在不同的地址中,不是共用的,这点要注意。可以说,我们就是通过fpid来识别和操作父子进程的。
    还有人可能疑惑为什么不是从#include处开始复制代码的,这是因为fork是把进程当前的情况拷贝一份,执行fork时,进程已经执行完了int count=0;fork只拷贝下一个要执行的代码到新的进程。
    二、fork 进阶知识

    先看一份代码:
    [code]/*
*  fork_test.c
*  version 2
*  Created on: 2010-5-29
*      Author: wangth
*/  
#include   
#include   
int main(void)  
{  
  int i=0;  
  printf("i son/pa ppid pid  fpid/n");  
  //ppid指当前进程的父进程pid  
  //pid指当前进程的pid,  
  //fpid指fork返回给当前进程的值  
  for(i=0;i<2;i++){  
      pid_tfpid=fork();  
      if(fpid==0)  
          printf("%d child  %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
      else  
          printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
  }  
  return 0;  
}
[/code]    运行结果是:
    i son/pa ppid pid  fpid
    0 parent 2043 3224 3225
    0 child  3224 3225    0
    1 parent 2043 3224 3226
    1 parent 3224 3225 3227
    1 child     1 3227    0
    1 child     1 3226    0
    这份代码比较有意思,我们来认真分析一下:
    第一步:在父进程中,指令执行到for循环中,i=0,接着执行fork,fork执行完后,系统中出现两个进程,分别是p3224和p3225(后面我都用pxxxx表示进程id为xxxx的进程)。可以看到父进程p3224的父进程是p2043,子进程p3225的父进程正好是p3224。我们用一个链表来表示这个关系:
    p2043->p3224->p3225
    第一次fork后,p3224(父进程)的变量为i=0,fpid=3225(fork函数在父进程中返向子进程id),代码内容为:
      [code]for(i=0;i<2;i++){  
    pid_tfpid=fork();//执行完毕,i=0,fpid=3225  
    if(fpid==0)  
      printf("%d child  %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
    else  
      printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
}  
return 0;
[/code]   p3225(子进程)的变量为i=0,fpid=0(fork函数在子进程中返回0),代码内容为:
   [code]for(i=0;i<2;i++){  
    pid_tfpid=fork();//执行完毕,i=0,fpid=0  
    if(fpid==0)  
      printf("%d child  %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
    else  
      printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
}  
return 0;
[/code]       所以打印出结果:
    0 parent 2043 3224 3225
    0 child  3224 3225    0
    第二步:假设父进程p3224先执行,当进入下一个循环时,i=1,接着执行fork,系统中又新增一个进程p3226,对于此时的父进程,p2043->p3224(当前进程)->p3226(被创建的子进程)。
    对于子进程p3225,执行完第一次循环后,i=1,接着执行fork,系统中新增一个进程p3227,对于此进程,p3224->p3225(当前进程)->p3227(被创建的子进程)。从输出可以看到p3225原来是p3224的子进程,现在变成p3227的父进程。父子是相对的,这个大家应该容易理解。只要当前进程执行了fork,该进程就变成了父进程了,就打印出了parent。
    所以打印出结果是:
    1 parent 2043 3224 3226
    1 parent 3224 3225 3227
    第三步:第二步创建了两个进程p3226,p3227,这两个进程执行完printf函数后就结束了,因为这两个进程无法进入第三次循环,无法fork,该执行return 0;了,其他进程也是如此。
    以下是p3226,p3227打印出的结果:
    1 child     1 3227    0
    1 child     1 3226    0
    细心的读者可能注意到p3226,p3227的父进程难道不该是p3224和p3225吗,怎么会是1呢?这里得讲到进程的创建和死亡的过程,在p3224和p3225执行完第二个循环后,main函数就该退出了,也即进程该死亡了,因为它已经做完所有事情了。p3224和p3225死亡后,p3226,p3227就没有父进程了,这在操作系统是不被允许的,所以p3226,p3227的父进程就被置为p1了,p1是永远不会死亡的,至于为什么,这里先不介绍,留到“三、fork高阶知识”讲。
    总结一下,这个程序执行的流程如下:

实例详解 Linux 中的 fork() 函数-2 (version,include,Linux,count,空间)

    这个程序最终产生了3个子进程,执行过6次printf()函数。
    我们再来看一份代码:
    [code]/*
*  fork_test.c
*  version 3
*  Created on: 2010-5-29
*      Author: wangth
*/  
#include   
#include   
int main(void)  
{  
  int i=0;  
  for(i=0;i<3;i++){  
      pid_tfpid=fork();  
      if(fpid==0)  
          printf("son/n");  
      else  
          printf("father/n");  
  }  
  return 0;  
  
}
[/code]    它的执行结果是:
    father
    son
    father
    father
    father
    father
    son
    son
    father
    son
    son
    son
    father
    son
    这里就不做详细解释了,只做一个大概的分析。
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可馨 发表于 2016-10-15 06:02:04
开往春天的坦克!
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