linux下 fork題 轉

Linux下fork()函數淺析

實驗環境：Ubuntu  3.5.0-32-generic

頭文件：

        #include <unistd.h>

        #include <sys/types.h>

函數原型：

 pid_t fork(void);

（pid_t 是一個宏定義，其實質是int 被定義在#include<sys/types.h>中）

返回值： 若成功調用一次則返回兩個值，子進程返回0，父進程返回子進程ID；否則，出錯返回-1

     fork()函數通過系統調用創建一個與原來進程幾乎完全相同的進程，也就是兩個進程可以做完全相同的事，但如果初始參數或者傳入的變量不同，兩個進程也可以做不同的事。

     一個進程調用fork()函數後，系統先給新的進程分配資源，例如存儲數據和代碼的空間。然後把原來的進程的所有值都複製到新的新進程中，只有少數值與原來的進程的值不同。相當於克隆了一個自己。當子進程被調度得以執行時，其從程序中fork()語句下一條指令開始執行。

     由fork創建的新進程被稱爲子進程（child process）。該函數被調用一次，但返回兩次。兩次返回的區別是子進程的返回值是0，而父進程的返回值則是新進程（子進程）的進程 id。將子進程id返回給父進程的理由是：因爲一個進程的子進程可以多於一個，沒有一個函數使一個進程可以獲得其所有子進程的進程id。 對子進程來說，之所以fork返回0給它，是因爲它隨時可以調用getpid()來獲取自己的pid；也可以調用getppid()來獲取父進程的id。(進程id 0總是由交換進程使用，所以一個子進程的進程id不可能爲0 )。

Program1：

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

int main(int argc,char * argv[])
{
    pid_t pid = 0;

    printf("Before fork!--with \"\\n\"\n");
    printf("Before fork!--without \"\\n\"");

    pid = fork();

    if(pid == 0){
        printf("Child process!\n");
        pid_t pid_child = getpid();
        printf("Pid = %d\n",pid_child);
    }

    else if(pid > 0){
        printf("Parent process!\n");
        pid_t pid_parent = getpid();
        printf("Pid = %d\n",pid_parent);
    }

    else{
        printf("fork failure!\n");
    }

    exit(0);
}

Output：

程序淺析：

        在父進程中利用fork()系統調用生成子進程，此時父進程pid_parent = 3804，子進程pid_child = 3805；生成子進程後，父進程繼續執行輸出父進程pid，到遇見exit(0)後父進程退出，並退出Linux控制檯。調度函數調度執行子進程，子進程在從程序fork語句下一語句開始執行，輸出子進程pid，直到遇見exit(0)結束。

        在程序中字符串"Before fork!--with "\n""與字符串"Before fork--without "\n""的輸出語句均在原程序中fork語句前執行，但前者只在父進程中輸出一次，而後者在父、子進程都有輸出一次，主要在於輸出語句“printf”的實現中對輸出緩存的處理，輸出語句中的換行符"\n"會強制刷新輸出緩存，故帶換行符的輸出語句只在父進程中輸出一次，而後者在父進程結束後仍在輸出緩存中保存，在子進程執行至輸出語句printf("Child process!\n")時一併輸出。

Program2：

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

int main(int argc,char * argv[])
{
    pid_t pid = 0;
    int count = 13;

    pid = fork();

    if(pid == 0){
        sleep(1);
        count = 31;
        printf("Child process!\nPid = %d\n",getpid());
    }

    else if(pid > 0){
        wait(NULL);
        printf("Parent process!\nPid = %d\n",getpid());
    }

    else{
        printf("Fork error!\n");
    }

    printf("There are %d apples!\n",count);

    exit(0);
}

Output：

        wait()會暫時停止目前進程的執行，直到有信號來到或子進程結束。如果在調用wait（）時子進程已經結束，則wait（）會立即返回子進程結束狀態值。子進程的結束狀態值會由參數status 返回，而子進程的進程識別碼也會一快返回。如果不在意結束狀態值，則參數status 可以設成NULL。

        在本程序中，父進程調用fork()函數創建子進程3837後，父進程繼續執行，當執行到wait(NULL);時，阻塞自己，調度函數調度子進程開始執行，子進程結束後，父進程從阻塞前的地方開始繼續執行，此時子進程對count值的改變並未傳遞至父進程，輸出count值，直到exit(0)結束。

Program 3：

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

int main(int argc,char * argv[])
{
    fork();
    fork()&&fork()||fork();
    fork();
    exit(0);
}

以上程序共有多少個進程？

共創建19個新進程，與父進程一共20個進程。

我們對以上程序作一些修改，讓每個進程執行均有一個標誌性的輸出，即可驗證我們的猜想！

Program 3‘：

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

int main(int argc,char *argv[])
{
    fork();
    fork() && fork() || fork();
    fork();

    printf("End of process!\n");
    exit(0);
}

Output：

           由以上程序可見，共執行輸出語句20次，即我們的分析得以驗證：共20個進程。

        *由於某些原因，先前所用Ubuntu系統故障，此程序在centos平臺完成測試。 

附錄:

        wait()與waitpid()淺析

        sleep()系統調用淺析