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Linux下fork()函数浅析

实验环境：Ubuntu 3.5.0-32-generic

头文件：

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

函数原型：

pid_t fork(void);

（pid_t 是一个宏定义，其实质是int 被定义在#include<sys/types.h>中）

返回值： 若成功调用一次则返回两个值，子进程返回0，父进程返回子进程ID；否则，出错返回-1

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，也就是两个进程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，两个进程也可以做不同的事。

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。相当于克隆了一个自己。当子进程被调度得以执行时，其从程序中fork()语句下一条指令开始执行。

由fork创建的新进程被称为子进程（child process）。该函数被调用一次，但返回两次。两次返回的区别是子进程的返回值是0，而父进程的返回值则是新进程（子进程）的进程 id。将子进程id返回给父进程的理由是：因为一个进程的子进程可以多于一个，没有一个函数使一个进程可以获得其所有子进程的进程id。 对子进程来说，之所以fork返回0给它，是因为它随时可以调用getpid()来获取自己的pid；也可以调用getppid()来获取父进程的id。(进程id 0总是由交换进程使用，所以一个子进程的进程id不可能为0 )。

Program1：

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

intmain(intargc,char*argv[])
{
pid_tpid=0;

printf("Beforefork!--with\"\\n\"\n");
printf("Beforefork!--without\"\\n\"");

pid=fork();

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

elseif(pid>0){
printf("Parentprocess!\n");
pid_tpid_parent=getpid();
printf("Pid=%d\n",pid_parent);
}

else{
printf("forkfailure!\n");
}

exit(0);
}

Output：

程序浅析：

在父进程中利用fork()系统调用生成子进程，此时父进程pid_parent = 3804，子进程pid_child = 3805；生成子进程后，父进程继续执行输出父进程pid，到遇见exit(0)后父进程退出，并退出Linux控制台。调度函数调度执行子进程，子进程在从程序fork语句下一语句开始执行，输出子进程pid，直到遇见exit(0)结束。

在程序中字符串"Before fork!--with "\n""与字符串"Before fork--without "\n""的输出语句均在原程序中fork语句前执行，但前者只在父进程中输出一次，而后者在父、子进程都有输出一次，主要在于输出语句“printf”的实现中对输出缓存的处理，输出语句中的换行符"\n"会强制刷新输出缓存，故带换行符的输出语句只在父进程中输出一次，而后者在父进程结束后仍在输出缓存中保存，在子进程执行至输出语句printf("Child process!\n")时一并输出。

Program2：

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

intmain(intargc,char*argv[])
{
pid_tpid=0;
intcount=13;

pid=fork();

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

elseif(pid>0){
wait(NULL);
printf("Parentprocess!\nPid=%d\n",getpid());
}

else{
printf("Forkerror!\n");
}

printf("Thereare%dapples!\n",count);

exit(0);
}

Output：

wait()会暂时停止目前进程的执行，直到有信号来到或子进程结束。如果在调用wait（）时子进程已经结束，则wait（）会立即返回子进程结束状态值。子进程的结束状态值会由参数status 返回，而子进程的进程识别码也会一快返回。如果不在意结束状态值，则参数status 可以设成NULL。

在本程序中，父进程调用fork()函数创建子进程3837后，父进程继续执行，当执行到wait(NULL);时，阻塞自己，调度函数调度子进程开始执行，子进程结束后，父进程从阻塞前的地方开始继续执行，此时子进程对count值的改变并未传递至父进程，输出count值，直到exit(0)结束。

Program 3：

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

intmain(intargc,char*argv[])
{
fork();
fork()&&fork()||fork();
fork();
exit(0);
}

以上程序共有多少个进程？

共创建19个新进程，与父进程一共20个进程。

我们对以上程序作一些修改，让每个进程执行均有一个标志性的输出，即可验证我们的猜想！

Program 3‘：

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

intmain(intargc,char*argv[])
{
fork();
fork()&&fork()||fork();
fork();

printf("Endofprocess!\n");
exit(0);
}

Output：

由以上程序可见，共执行输出语句20次，即我们的分析得以验证：共20个进程。

*由于某些原因，先前所用Ubuntu系统故障，此程序在centos平台完成测试。

附录:

wait()与waitpid()浅析

sleep()系统调用浅析