fork函數詳解--20

 1、fork入門知識

     一個進程，包括代碼、數據和分配給進程的資源。fork（）函數經過系統調用建立一個與原來進程幾乎徹底相同的進程，也就是兩個進程能夠作徹底相同的事，但若是初始參數或者傳入的變量不一樣，兩個進程也能夠作不一樣的事。
    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。而後把原來的進程的全部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一樣。至關於克隆了一個本身。

    /* 
     *  fork_test.c 
     *  version 1 
     *  Created on: 2010-5-29 
     *      Author: wangth 
     */  
    #include <unistd.h>  
    #include <stdio.h>   
    int main ()   
    {   
        pid_t fpid; //fpid表示fork函數返回的值  
        int count=0;  
        fpid=fork();   
        if (fpid < 0)   
            printf("error in fork!");   
        else if (fpid == 0) {  
            printf("i am the child process, my process id is %d/n",getpid());   
            printf("我是爹的兒子/n");//對某些人來講中文看着更直白。  
            count++;  
        }  
        else {  
            printf("i am the parent process, my process id is %d/n",getpid());   
            printf("我是孩子他爹/n");  
            count++;  
        }  
        printf("統計結果是: %d/n",count);  
        return 0;  
    }  

 運行結果是：
    i am the child process, my process id is 5574
    我是爹的兒子
    統計結果是: 1
    i am the parent process, my process id is 5573
    我是孩子他爹
    統計結果是: 1
    在語句fpid=fork()以前，只有一個進程在執行這段代碼，但在這條語句以後，就變成兩個進程在執行了，這兩個進程的幾乎徹底相同，將要執行的下一條語句都是if(fpid<0)……
    爲何兩個進程的fpid不一樣呢，這與fork函數的特性有關。fork調用的一個奇妙之處就是它僅僅被調用一次，卻可以返回兩次，它可能有三種不一樣的返回值：
    1）在父進程中，fork返回新建立子進程的進程ID；
    2）在子進程中，fork返回0；
    3）若是出現錯誤，fork返回一個負值；

    在fork函數執行完畢後，若是建立新進程成功，則出現兩個進程，一個是子進程，一個是父進程。在子進程中，fork函數返回0，在父進程中，fork返回新建立子進程的進程ID。咱們能夠經過fork返回的值來判斷當前進程是子進程仍是父進程。

    引用一位網友的話來解釋fpid的值爲何在父子進程中不一樣。「其實就至關於鏈表，進程造成了鏈表，父進程的fpid(p 意味point)指向子進程的進程id, 由於子進程沒有子進程，因此其fpid爲0.
    fork出錯可能有兩種緣由：
    1）當前的進程數已經達到了系統規定的上限，這時errno的值被設置爲EAGAIN。
    2）系統內存不足，這時errno的值被設置爲ENOMEM。
    建立新進程成功後，系統中出現兩個基本徹底相同的進程，這兩個進程執行沒有固定的前後順序，哪一個進程先執行要看系統的進程調度策略。
    每一個進程都有一個獨特（互不相同）的進程標識符（process ID），能夠經過getpid（）函數得到，還有一個記錄父進程pid的變量，能夠經過getppid（）函數得到變量的值。
    fork執行完畢後，出現兩個進程，

 

有人說兩個進程的內容徹底同樣啊，怎麼打印的結果不同啊，那是由於判斷條件的緣由，上面列舉的只是進程的代碼和指令，還有變量啊。
    執行完fork後，進程1的變量爲count=0，fpid！=0（父進程）。進程2的變量爲count=0，fpid=0（子進程），這兩個進程的變量 都是獨立的，存在不一樣的地址中，不是共用的，這點要注意。能夠說，咱們就是經過fpid來識別和操做父子進程的。
    還有人可能疑惑爲何不是從#include處開始複製代碼的，這是由於fork是把進程當前的狀況拷貝一份，執行fork時，進程已經執行完了int count=0;fork只拷貝下一個要執行的代碼到新的進程。

2、fork進階知識

    先看一份代碼：

 

    /* 
     *  fork_test.c 
     *  version 2 
     *  Created on: 2010-5-29 
     *      Author: wangth 
     */  
    #include <unistd.h>  
    #include <stdio.h>  
    int main(void)  
    {  
       int i=0;  
       printf("i son/pa ppid pid  fpid/n");  
       //ppid指當前進程的父進程pid  
       //pid指當前進程的pid,  
       //fpid指fork返回給當前進程的值  
       for(i=0;i<2;i++){  
           pid_t fpid=fork();  
           if(fpid==0)  
               printf("%d child  %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
           else  
               printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
       }  
       return 0;  
    }  

 

 

 

運行結果是：
    i son/pa ppid pid  fpid
    0 parent 2043 3224 3225
    0 child  3224 3225    0
    1 parent 2043 3224 3226
    1 parent 3224 3225 3227
    1 child     1 3227    0
    1 child     1 3226    0

這份代碼比較有意思，咱們來認真分析一下：
    第一步：在 父進程中，指令執行到for循環中，i=0，接着執行fork，fork執行完後，系統中出現兩個進程，分別是p3224和p3225（後面我都用 pxxxx表示進程id爲xxxx的進程）。能夠看到父進程p3224的父進程是p2043，子進程p3225的父進程正好是p3224。咱們用一個鏈表 來表示這個關係：
    p2043->p3224->p3225
    第一次fork後，p3224（父進程）的變量爲i=0，fpid=3225（fork函數在父進程中返向子進程id），代碼內容爲：

    for(i=0;i<2;i++){  
        pid_t fpid=fork();//執行完畢，i=0，fpid=3225  
        if(fpid==0)  
           printf("%d child  %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
        else  
           printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
    }  
    return 0;  

 

  p3225（子進程）的變量爲i=0，fpid=0（fork函數在子進程中返回0），代碼內容爲：

 

    for(i=0;i<2;i++){  
        pid_t fpid=fork();//執行完畢，i=0，fpid=0  
        if(fpid==0)  
           printf("%d child  %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
        else  
           printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
    }  
    return 0;  

 

 

 

因此打印出結果：
    0 parent 2043 3224 3225
    0 child  3224 3225    0
    第二步：假設父進程p3224先執行，當進入下一個循環時，i=1，接着執行fork，系統中又新增一個進程p3226，對於此時的父進程，p2043->p3224（當前進程）->p3226（被建立的子進程）。
    對於子進程p3225，執行完第一次循環後，i=1，接着執行fork，系統中新增一個進程p3227，對於此進程，p3224->p3225（當 前進程）->p3227（被建立的子進程）。從輸出能夠看到p3225原來是p3224的子進程，如今變成p3227的父進程。父子是相對的，這個 你們應該容易理解。只要當前進程執行了fork，該進程就變成了父進程了，就打印出了parent。
    因此打印出結果是：
    1 parent 2043 3224 3226
    1 parent 3224 3225 3227 
    第三步：第二步建立了兩個進程p3226，p3227，這兩個進程執行完printf函數後就結束了，由於這兩個進程沒法進入第三次循環，沒法fork，該執行return 0;了，其餘進程也是如此。
    如下是p3226，p3227打印出的結果：
    1 child     1 3227    0
    1 child     1 3226    0
    細心的讀者可能注意到p3226，p3227的父進程難道不應是p3224和p3225嗎，怎麼會是1呢？這裏得講到進程的建立和死亡的過程，在 p3224和p3225執行完第二個循環後，main函數就該退出了，也即進程該死亡了，由於它已經作完全部事情了。p3224和p3225死亡 後，p3226，p3227就沒有父進程了，這在操做系統是不被容許的，因此p3226，p3227的父進程就被置爲p1了，p1是永遠不會死亡的，至於 爲何，這裏先不介紹，留到「3、fork高階知識」講。

總結一下，這個程序執行的流程以下：