fork函数的基本介绍和应用

从fork()函数的角度来看,一个进程大致包括以下三点:

代码

数据

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,接入点从调用fork()函数处开始。也就是两个进程在之后的步骤里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,或者是判断条件不同,两个进程也可以做不太一样的事。

  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,相当于孪生兄弟。

  一个同学给我的例子:

  

what happens when the follwing code executes?

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

int main(void)
{
    pid_t childpid;
    pid_t mypid;

mypid = getpid();
    childpid = fork();//此处开始进行fork接入

if(childpid == -1)
    {
        perror("Failed to fork");
        return 1;
    }

if(childpid == 0)                                               //child code
        printf("I am child %ld,ID = %ld\n",(long)getpid(),(long)mypid);
    else                                                               //parent code 
        printf("I am parent %ld,ID = %ld\n",(long)getpid(),(long)mypid);

return 0 ;

}

结果为:

I am parent 14789,ID = 14789

I am child 14790,ID = 14789

ID即mypid,由于fork执行前就得到了值,所以在两个进程中都没有变化。但是fork新产生的一个进程,即子进程,其pid发生的变化。

由于在父进程中,fork返回新创建子进程的id,即14790,所以条件 if(childpid == 0)  不成立,故输出 I am parent

在子进程中,fork返回0,故输出I am child...

  在语句childpid = 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(childpid == -1)……

  为什么两个进程的childpid 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,注意此ID一定大于0。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。

  有人这样解释childpid 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childpid (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childpid 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,有人问两个进程的内容完全一样啊,怎么打印的结果会不一样。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,变量mypid在两个进程中保持了不变。

  执行完fork后,进程1的变量为mypid=14789,childpid !=0(父进程)。进程2的变量为mypid=14789,childpid ==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childpid 来识别和操作父子进程的。

  可能还有人疑惑为什么不是从#include处开始复制代码的,而是从fork之后。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 mypid = getpid();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:

  [cpp] view plaincopy

  /*

  * 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_t fpid=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;

  }

  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:

  [c-sharp] view plaincopy

  for(i=0;i<2;i++){

  pid_t fpid=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;

  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:

  [c-sharp] view plaincopy

  for(i=0;i<2;i++){

  pid_t fpid=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;

  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。

时间: 2024-10-17 17:50:54

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Fork函数初识

fork函数用于创建子进程,典型的调用一次,返回两次的函数.其中调用进程返回子进程的PID,而子进程则返回0.但是两个进程的执行顺序是不定的. fork函数调用完成以后父进程的虚拟存储空间被拷贝给了子进程的虚拟存储空间,因此也就实现了共享文件等操作.但是虚拟的存储空间映射到物理存储空间的过程中采用了写时拷贝技术(具体的操作大小是按着页控制的),该技术主要是将多进程中同样的对象(数据)在物理存储中只有一个物理存储空间,而当其中的某一个进程试图对该区域进行写操作时,内核就会在物理存储器中开辟一个新的

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