fork() 函数简介
fork() 函数简介
fork系统调用用于创建一个新进程,称为子进程,它与进行fork()调用的进程(父进程)并发运行。创建新的子进程后,两个进程都将执行fork()系统调用之后的下一条指令。子进程使用相同的PC(程序计数器),相同的CPU寄存器,相同的打开文件,这些文件在父进程中使用。
fork()
它不接受任何参数并返回一个整数值。
下面是fork()返回的不同值。
负值:创建子进程失败。
零:返回到新创建的子进程。
正值:返回给父亲或调用者。该值包含新创建子进程的进程ID。
代码
预测以下程序的运行结果:
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
// 在此指令后生成两个运行相同程序的进程
fork(); printf("Hello world!\n");
return 0;
}
运行结果:
Hello world!
Hello world!
计算打印hello的次数。
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{
fork();
fork();
fork();
printf("hello\n");
return 0;
}
运行结果:
hello
hello
hello
hello
hello
hello
hello
hello
解释
hello打印的次数等于创建的进程数。进程总数=\(2^n\),其中n是fork系统调用的数量。所以这里\(n=3\),\(2^3=8\)。
让我们为这三行添加一些标签名称:
fork (); // Line 1
fork (); // Line 2
fork (); // Line 3 // 一共 7 个子进程,它们中每一个分别创建于这三行中的哪一个呢? L1 // 有 1 个进程创建于Line 1 的fork() P1
/ \
L2 L2 // 有 2 个进程创建于Line 2 的fork() P2~P3
/ \ / \
L3 L3 L3 L3 // 有 4 个进程创建于Line 3 的fork() P4~P7
因此总共有八个进程(新子进程和一个原始进程)。
如果我们想要将进程之间的关系表示为树形层次结构,它将如下所示:
主要进程:p0。
第一个分叉创建的进程:P1。
第二个分叉创建的进程:P2,P3。
第三个分叉创建的进程:P4,P5,P6,P7P0
/ | \
P1 P4 P2
/ \ \
P3 P6 P5
/
P7
预测以下程序的运行结果:
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
void forkexample()
{
// 子进程,因为返回值为零
if (fork() == 0)
printf("Hello from Child!\n"); // 父进程,因为返回值非零
else
printf("Hello from Parent!\n");
} int main()
{
forkexample();
return 0;
}
运行结果
1.
Hello from Child!
Hello from Parent!
(或者)
2.
Hello from Parent!
Hello from Child!
解释
在上面的代码中,创建子进程,fork()在子进程中返回0,向父进程返回正整数。
在这里,两个输出是都是有可能的,因为父进程和子进程同时运行。所以我们不知道OS首先把控制权交给哪个进程父进程或子进程。
重要提示:父进程和子进程运行相同的程序,但这并不意味着它们是相同的。OS为这两个进程分配不同的数据和状态,并且控制这些进程的流程也可以不同。请参见下一个示例预测以下程序的运行结果:
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h> void forkexample()
{
int x = 1; if (fork() == 0)
printf("Child has x = %d\n", ++x);
else
printf("Parent has x = %d\n", --x);
} int main()
{
forkexample();
return 0;
}
运行结果
Parent has x = 0
Child has x = 2
(或者)
Child has x = 2
Parent has x = 0
解释
这里,一个进程中的全局变量变化不会影响另外两个进程,因为两个进程的数据/状态不同。而且父进程和子进程同时运行,所以可以有两个输出。
fork()
vs exec()
fork系统调用创建一个新进程。fork()创建的新进程是当前进程(返回值除外)的副本。exec()系统调用用新程序替换当前进程。
练习:
一个进程执行以下代码
for (i = 0; i < n; i++)
fork();
创建的子进程总数为:
(A) n
(B) 2^n – 1
(C) 2^n
(D) 2^(n+1) – 1;
查看此题答案考虑以下代码片段
if (fork() == 0) {
a = a + 5;
printf("%d, %d\n", a, &a);
} else {
a = a –5;
printf("%d, %d\n", a, &a);
}
设u,v是父进程打印的值,x,y是子进程打印的值。下列哪一项是正确的?
(A) u = x + 10 and v = y
(B) u = x + 10 and v != y
(C) u + 10 = x and v = y
(D) u + 10 = x and v != y预测以下程序的输出
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
fork();
fork() && fork() || fork();
fork(); printf("forked\n");
return 0;
}
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