（2.5）fork函數詳解、範例演示

一：fork()函數簡單認識

//創建進程；

    //進程的概念：一個可執行程序，執行起來就是一個進程，再執行起來一次，它就又是一個進程（多個進程可以共享同一個  可執行文件）

     //文雅說法：進程 定義爲程序執行的一個實例；

 

    //在一個進程（程序）中，可以用fork()創建一個子進程，當該子進程創建時，

       //它從fork()指令的下一條(或者說從fork()的返回處)開始執行與父進程相同的代碼；

 

//a)說白了：fork()函數產生了一個和當前進程完全一樣的新進程，並和當前進程一樣從fork()函數裏返回；

     //原來一條執行通路（父進程），現在變成兩條（父進程+子進程）

//fork()：一分二； *********

（1.1）fork()函數簡單範例

    //ps -eo pid,ppid,sid,tty,pgrp,comm,stat | grep -E 'bash|PID|nginx'

    //fork()之後，是父進程fork()之後的代碼先執行還是子進程fork()之後的代碼先執行是不一定的；這個跟內核調度算法有關；

    //kill子進程，觀察父進程收到什麼信號:SIGCHLD信號 ，子進程變成了殭屍進程Z

 

//信號處理函數
void sig_usr(int signo)
{
    printf("收到了SIGUSR1信號，進程id=%d!\n",getpid());    
}

int main(int argc, char *const *argv)
{
    pid_t  pid;

    printf("進程開始執行!\n");

    //先簡單處理一個信號
    if(signal(SIGUSR1,sig_usr) == SIG_ERR)  //系統函數，參數1：是個信號，參數2：是個函數指針，代表一個針對該信號的捕捉處理函數
    {
        printf("無法捕捉SIGUSR1信號!\n");
        exit(1);
    }

    //---------------------------------
    pid = fork();  //創建一個子進程

    //要判斷子進程是否創建成功
    if(pid < 0)
    {
        printf("子進程創建失敗，很遺憾!\n");
        exit(1);
    }

    //現在，父進程和子進程同時開始 運行了 
    for(;;)
    {        
        sleep(1); //休息1秒
        printf("休息1秒，進程id=%d!\n",getpid());
    }
    printf("再見了!\n");
    return 0;
}

（1.2）殭屍進程的產生、解決，SIGCHLD

    //殭屍進程的產生：在Unix系統中，一個子進程結束了，但是他的父進程還活着，

     // 但該父進程沒有調用(wait/waitpid)函數來進行額外的處置，那麼這個子進程就會變成一個殭屍進程；

    //殭屍進程：已經被終止，不幹活了，但是依舊沒有被內核丟棄掉，因爲內核認爲父進程可能還需要該子進程的一些信息；

    //作爲開發者，堅決不允許殭屍進程的存在；

    //如何幹掉殭屍進程：

     //a)重啓電腦

     //b)手工的把殭屍進程的父進程kill掉，殭屍進程就會自動消失；

    //SIGCHLD信號：一個進程被終止或者停止時，這個信號會被髮送給父進程；

     //所以，對於源碼中有fork()行爲的進程，我們 應該攔截並處理SIGCHLD信號；

    //waitpid();

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  //malloc,exit
#include <unistd.h>  //fork
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>  //waitpid

//信號處理函數
void sig_usr(int signo)
{
    int  status;

    switch(signo)
    {
    case SIGUSR1:
        printf("收到了SIGUSR1信號，進程id=%d!\n",getpid());    
        break;
    
    case SIGCHLD:        
        printf("收到了SIGCHLD信號，進程id=%d!\n",getpid());    
        //掌握和使用waitpid即可；
        //這個waitpid說白了獲取子進程的終止狀態，這樣，子進程就不會成爲殭屍進程了；
        pid_t pid = waitpid(-1,&status,WNOHANG); //第一個參數爲-1，表示等待任何子進程，
                                      //第二個參數：保存子進程的狀態信息(大家如果想詳細瞭解，可以百度一下)。
                                       //第三個參數：提供額外選項，WNOHANG表示不要阻塞，讓這個waitpid()立即返回
        if(pid == 0)       //子進程沒結束，會立即返回這個數字，但這裏應該不是這個數字                        
            return;
        if(pid == -1)      //這表示這個waitpid調用有錯誤，有錯誤也理解返回出去，我們管不了這麼多
            return;
        //走到這裏，表示  成功，那也return吧
        return;   
        break;    
    } //end switch
}

int main(int argc, char *const *argv)
{
    pid_t  pid;

    printf("進程開始執行!\n");

    //先簡單處理一個信號
    if(signal(SIGUSR1,sig_usr) == SIG_ERR)  //系統函數，參數1：是個信號，參數2：是個函數指針，代表一個針對該信號的捕捉處理函數
    {
        printf("無法捕捉SIGUSR1信號!\n");
        exit(1);
    }

    if(signal(SIGCHLD,sig_usr) == SIG_ERR) 
    {
        printf("無法捕捉SIGCHLD信號!\n");
        exit(1);
    }

    //---------------------------------
    pid = fork();  //創建一個子進程

    //要判斷子進程是否創建成功
    if(pid < 0)
    {
        printf("子進程創建失敗，很遺憾!\n");
        exit(1);
    }

    //現在，父進程和子進程同時開始 運行了 
    for(;;)
    {        
        sleep(1); //休息1秒
        printf("休息1秒，進程id=%d!\n",getpid());
    }
    printf("再見了!\n");
    return 0;
}

二：fork()函數進一步認識

//b)fork()產生新進程的速度非常快，fork()產生的新進程並不複製原進程的內存空間，而是和

     //原進程（父進程)一起共享一個內存空間，但這個內存空間的特性是“寫時複製”，也就是說：

     //原來的進程和fork()出來的子進程可以同時、自由的讀取內存，但如果子進程（父進程）對

     //內存進行修改的話，那麼這個內存就會複製一份給該進程單獨使用，以免影響到共享這個內存空間的

     //其他進程使用；

 三：完善一下fork()代碼

//fork()回返回兩次：父進程中返回一次，子進程中返回一次,而且，fork()在父進程中返回的值和在子進程中返回的值是不同的

    //子進程的fork()返回值是0；

    //父進程的fork()返回值是新建立的子進程的ID，因爲全局量g_mygbltest的值發生改變，導致主，子進程內存被單獨的分開，所以每個的

     //g_mygbltest值也不同；

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  //malloc,exit
#include <unistd.h>  //fork
#include <signal.h>

int g_mygbltest = 0;
int main(int argc, char *const *argv)
{
    pid_t  pid;
    printf("進程開始執行!\n");   
    //---------------------------------
    pid = fork();  //創建一個子進程

    //要判斷子進程是否創建成功
    if(pid < 0)
    {
        printf("子進程創建失敗，很遺憾!\n");
        exit(1);
    }

    //現在，父進程和子進程同時開始 運行了 
    //for(;;)
    //{        
    //    sleep(1); //休息1秒
    //    printf("休息1秒，進程id=%d!\n",getpid());
    //}
    //printf("再見了!\n");

    //走到這裏，fork()成功，執行後續代碼的可能是父進程，也可能是子進程
    if(pid == 0)
    {
        //子進程，因爲子進程的fork()返回值會是0；
        //這裏專門針對子進程的處理代碼
        while(1)
        {
            g_mygbltest++;
            sleep(1); //休息1秒
            printf("真是太高興了，我是子進程的，我的進程id=%d,g_mygbltest=%d!\n",getpid(),g_mygbltest);
        }
    }
    else
    {
        //這裏就是父進程，因爲父進程的fork()返回值會 > 0（實際返回的是子進id程）
        //這是專門針對父進程的處理代碼
        while(1)
        {
            g_mygbltest++;
            sleep(5); //休息5秒
            printf("......。。，我是父進程的，我的進程id=%d,g_mygbltest=%d!\n",getpid(),g_mygbltest);
        }
    }

    return 0;
}

（3.1）一個和fork()執行有關的邏輯判斷（短路求值）

 //||或：有1出1，全0出0；

 //&&與：全1出1，有0出0；

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  //malloc,exit
#include <unistd.h>  //fork
#include <signal.h>

int main(int argc, char *const *argv)
{
    
    fork();  //一般fork都會成功所以不判斷返回值了,我們假定成功
    fork();

    //((fork() && fork()) || (fork() && fork()));
    //printf("每個實際用戶ID的最大進程數=%ld\n",sysconf(_SC_CHILD_MAX));

    
    for(;;)
    {        
        sleep(1); //休息1秒
        printf("休息1秒，進程id=%d!\n",getpid());
    }
    printf("再見了!\n");
    return 0;
}

四：fork()失敗的可能性

    //a)系統中進程太多

    //缺省情況，最大的pid：32767

 

    //b)每個用戶有個允許開啓的進程總數；

    //7788