fork函数详解

Yui_

发布于 2024-10-16 08:57:36

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代码可运行

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代码可运行

1. 进程创建

在英文释义里fork的意思为派生分支到的意思，是UNIX或类UNIX中的分叉函数。该函数也是UNIX中派生新进程的唯一方法，不熟悉fork，就不可能熟悉多线程编程。因此熟悉好fork函数也是程序员的必备技能之一。在linux环境下我们可以使用man fork来了解它的功能：

根据文档我们可以知道，fork是用来创建一个新进程的，将新创建的进程称为子进程。子进程可以和原进程同时进行，原进程即为父进程。

#include <unistd.h> //fork头文件
int main()
{
	pid_t id = fork();
	//pid_t是系统封装的一个宏，本质上是int
	return 0;
}

关于返回值：子进程中返回0，父进程中返回子进程id，出错返回-1。

pid_t id = fork();
//因为存在出错情况，所以我们在使用时是需要进行错误判断的
if(id < 0)
{
	perror("fork");
	exit(1);
}
...

提问：为什么子进程返回0，而父进程返回子进程id呢？答：因为子进程只有唯一的父进程，不需要额外标识就可以找到。而父进程可以存在多个子进程，需要额外的标识才能找到这个新创建的子进程。

验证父子进程的返回情况：

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	printf("Before: pid is %d\n",getpid());
	pid_t id = fork();
	if(id < 0)
	{
		perror("fork");
		exit(1);
	}
	if(id == 0)
	{
		//child
		printf("After: pid is %d,fork return %d\n",getpid(),id);
	}
	else if(id != 0)
	{
		//parent
		printf("After: pid is %d,fork return %d\n",getpid(),id);
	}
	
	return 0;
}
//打印结果：
/*
Before: pid is 25514
After: pid is 25514,fork return 25515
After: pid is 25515,fork return 0
*/

2. fork的执行情况

进程调用fork后，当控制转移到内核的fork代码后，内核做：

分配新的内存块和内核数据结构给子进程。
将父进程部分数据结构内容拷贝到子进程。
添加子进程到系统进程列表中。
fork返回，开始调度器调度。在上面的执行情况中，我们也看到了if 和 else if居然同时执行了，在正常情况下是匪夷所思的，但正常情况下是单进程的情况，使用了fork就变成了多进程情况了，程序在fork函数执行后就已经分成了两条路线了，只是这两条路线在同时执行。画图理解：

当程序调用fork之后，就有两个二进制代码相同的进程，而且它们都运行到相同的地方，但每个进程都可以开始它们自己的进程，还是上面的代码：

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	printf("Before: pid is %d\n",getpid());
	pid_t id = fork();
	if(id < 0)
	{
		perror("fork");
		exit(1);
	}
	if(id == 0)
	{
		//child
		printf("After: pid is %d,fork return %d\n",getpid(),id);
	}
	else if(id != 0)
	{
		//parent
		printf("After: pid is %d,fork return %d\n",getpid(),id);
	}
	
	return 0;
}
//打印结果：
/*
Before: pid is 25514
After: pid is 25514,fork return 25515
After: pid is 25515,fork return 0
*/

这里的Before打印了一变，可是after却打印了两遍。