問題：子進程父進程哪一個先執行：【轉】關於 fork 和父子進程的理解

時間  2019-12-04
標籤 問題 進程 哪一個 執行 關於 fork 父子 理解 欄目 Apache 简体版
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關於 fork 和父子進程的理解   （http://blog.163.com/kingore@126/blog/static/8540871920097300284862/）

代碼:
#include <unistd.h> 
#include <sys/types.h> 

main () 
{ 
        pid_t pid; 
        pid=fork(); 

        if (pid < 0) 
                printf("error in fork!"); 
        else if (pid == 0) 
                printf("i am the child process, my process id is %d\n",getpid()); 
        else 
                printf("i am the parent process, my process id is %d\n",getpid()); 
}


結果是 
[root@localhost c]# ./a.out 
i am the child process, my process id is 4286 
i am the parent process, my process id is 4285 
-------------------------------------------------------------
Q: 我就想不到爲何兩行都打印出來了，在我想來，無論pid是多少，都應該只有一行纔對html

A: 這裏的if和else不是之前理解的選擇分支。fork後產生的子進程和父進程並行運行的.這種理解是不正確的。if 和 else 仍是選擇分支。 主要的緣由是，fork() 函數調用一次，返回兩次。兩次返回的區別是：子進程的返回值是0，父進程返回值爲新子進程的進程ID。
--------------------------------------------------------------linux

Q: 可是隻有一個pid=fork(); 呀，fork()返回的第二次值在何時賦給pid呢算法

A: pid這個變量是有兩個的， 父進程一個， 子進程一個。app

---------------------------------------------------------------wordpress

要搞清楚fork的執行過程，就必須先講清楚操做系統中的「進程(process)」概念。一個進程，主要包含三個元素： 

o. 一個能夠執行的程序； 
o. 和該進程相關聯的所有數據（包括變量，內存空間，緩衝區等等）； 
o. 程序的執行上下文（execution context）。 

不 妨簡單理解爲，一個進程表示的，就是一個可執行程序的一次執行過程當中的一個狀態。操做系統對進程的管理，典型的狀況，是經過進程表完成的。進程表中的每一 個表項，記錄的是當前操做系統中一個進程的狀況。對於單 CPU的狀況而言，每一特定時刻只有一個進程佔用 CPU，可是系統中可能同時存在多個活動的（等待執行或繼續執行的）進程。

一個稱爲「程序計數器（program counter, pc）」的寄存器，指出當前佔用 CPU的進程要執行的下一條指令的位置。 

當 分給某個進程的 CPU時間已經用完，操做系統將該進程相關的寄存器的值，保存到該進程在進程表中對應的表項裏面；把將要接替這個進程佔用 CPU的那個進程的上下文，從進程表中讀出，並更新相應的寄存器（這個過程稱爲「上下文交換(process context switch)」，實際的上下文交換須要涉及到更多的數據，那和fork無關，再也不多說，主要要記住程序寄存器pc指出程序當前已經執行到哪裏，是進程上 下文的重要內容，換出 CPU的進程要保存這個寄存器的值，換入CPU的進程，也要根據進程表中保存的本進程執行上下文信息，更新這個寄存器）。 

好了，有這些概念打底，能夠說fork了。當你的程序執行到下面的語句： 
pid=fork(); 
操 做系統建立一個新的進程（子進程），而且在進程表中相應爲它創建一個新的表項。新進程和原有進程的可執行程序是同一個程序；上下文和數據，絕大部分就是原 進程（父進程）的拷貝，但它們是兩個相互獨立的進程！此時程序寄存器pc，在父、子進程的上下文中都聲稱，這個進程目前執行到fork調用即將返回（此時 子進程不佔有CPU，子進程的pc不是真正保存在寄存器中，而是做爲進程上下文保存在進程表中的對應表項內）。問題是怎麼返回，在父子進程中就分道揚鑣。 

父進程繼續執行，操做系統對fork的實現，使這個調用在父進程中返回剛剛建立的子進程的pid（一個正整數），因此下面的if語句中pid<0, pid==0的兩個分支都不會執行。因此輸出i am the parent process... 

子 進程在以後的某個時候獲得調度，它的上下文被換入，佔據 CPU，操做系統對fork的實現，使得子進程中fork調用返回0。因此在這個進程（注意這不是父進程了哦，雖然是同一個程序，可是這是同一個程序的另 外一次執行，在操做系統中此次執行是由另一個進程表示的，從執行的角度說和父進程相互獨立）中pid=0。這個進程繼續執行的過程當中，if語句中 pid<0不知足，可是pid==0是true。因此輸出i am the child process... 

我想你比較困惑的就是，爲何看上去程序中互斥的兩個分支都被執行了。在一個程序的一次執行中，這固然是不可能的；可是你看到的兩行輸出是來自兩個進程，這兩個進程來自同一個程序的兩次執行。 

個人天，不知道說明白了沒……函數

--------------------------------------------------------------------------------spa

到底哪一個進程執行在先，這個和操做系統的調度算法等等不少因素相關。我以爲理解上的困難，關鍵在於爲何會有兩個輸出，而不是誰先誰後。操作系統

-------------------------------------------------------------------------------.net

fork 以後，操做系統會複製一個與父進程徹底相同的子進程，雖然說是父子關係，可是在操做系統看來，他們更像兄弟關係，這2個進程共享代碼空間，可是數據空間是互 相獨立的，子進程數據空間中的內容是父進程的完整拷貝，指令指針也徹底相同，但只有一點不一樣，若是fork成功，子進程中fork的返回值是0，父進程中 fork的返回值是子進程的進程號，若是fork不成功，父進程會返回錯誤。 
能夠這樣想象，2個進程一直同時運行，並且步調一致，在fork以後，他們分別做不一樣的工做，也就是分岔了。這也是fork爲何叫fork的緣由。 
至於那一個最早運行，可能與操做系統有關，並且這個問題在實際應用中並不重要，若是須要父子進程協同，能夠經過原語的辦法解決。unix

 

 

 

****************************************************************************************************************************

 

linux中fork函數及子進程父進程進程前後（http://blog.csdn.net/wu_zf/article/details/7640970）

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。

     咱們來看一個例子：

 

[cpp] view plaincopy

 

  1. /* 
  2.  *  fork_test.c 
  3.  *  version 1 
  4.  *  Created on: 2010-5-29 
  5.  *      Author: wangth 
  6.  */  
  7. #include <unistd.h>  
  8. #include <stdio.h>   
  9. int main ()   
  10. {   
  11.     pid_t fpid; //fpid表示fork函數返回的值  
  12.     int count=0;  
  13.     fpid=fork();   
  14.     if (fpid < 0)   
  15.         printf("error in fork!");   
  16.     else if (fpid == 0) {  
  17.         printf("i am the child process, my process id is %d/n",getpid());   
  18.         printf("我是爹的兒子/n");//對某些人來講中文看着更直白。  
  19.         count++;  
  20.     }  
  21.     else {  
  22.         printf("i am the parent process, my process id is %d/n",getpid());   
  23.         printf("我是孩子他爹/n");  
  24.         count++;  
  25.     }  
  26.     printf("統計結果是: %d/n",count);  
  27.     return 0;  
  28. }  

 

     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：

 

[cpp] view plaincopy

 

  1. /* 
  2.  *  fork_test.c 
  3.  *  version 2 
  4.  *  Created on: 2010-5-29 
  5.  *      Author: wangth 
  6.  */  
  7. #include <unistd.h>  
  8. #include <stdio.h>  
  9. int main(void)  
  10. {  
  11.    int i=0;  
  12.    printf("i son/pa ppid pid  fpid/n");  
  13.    //ppid指當前進程的父進程pid  
  14.    //pid指當前進程的pid,  
  15.    //fpid指fork返回給當前進程的值  
  16.    for(i=0;i<2;i++){  
  17.        pid_t fpid=fork();  
  18.        if(fpid==0)  
  19.            printf("%d child  %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
  20.        else  
  21.            printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
  22.    }  
  23.    return 0;  
  24. }  

 

    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：

 

[c-sharp] view plaincopy

 

  1. for(i=0;i<2;i++){  
  2.     pid_t fpid=fork();//執行完畢，i=0，fpid=3225  
  3.     if(fpid==0)  
  4.        printf("%d child  %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
  5.     else  
  6.        printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
  7. }  
  8. 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：

[c-sharp] view plaincopy

  1. for(i=0;i<2;i++){  
  2.     pid_t fpid=fork();//執行完畢，i=0，fpid=0  
  3.     if(fpid==0)  
  4.        printf("%d child  %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
  5.     else  
  6.        printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);  
  7. }  
  8. 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：

     這個程序最終產生了3個子進程，執行過6次printf（）函數。
    咱們再來看一份代碼：

 

[cpp] view plaincopy

 

  1. /* 
  2.  *  fork_test.c 
  3.  *  version 3 
  4.  *  Created on: 2010-5-29 
  5.  *      Author: wangth 
  6.  */  
  7. #include <unistd.h>  
  8. #include <stdio.h>  
  9. int main(void)  
  10. {  
  11.    int i=0;  
  12.    for(i=0;i<3;i++){  
  13.        pid_t fpid=fork();  
  14.        if(fpid==0)  
  15.            printf("son/n");  
  16.        else  
  17.            printf("father/n");  
  18.    }  
  19.    return 0;  
  20.   
  21. }  

 

     它的執行結果是：
    father
    son
    father
    father
    father
    father
    son
    son
    father
    son
    son
    son
    father
    son 
    這裏就不作詳細解釋了，只作一個大概的分析。
    for        i=0         1           2
              father     father     father
                                        son
                            son       father
                                        son
               son       father     father
                                        son
                            son       father
                                        son
    其中每一行分別表明一個進程的運行打印結果。
    總結一下規律，對於這種N次循環的狀況，執行printf函數的次數爲2*（1+2+4+……+2N-1）次，建立的子進程數爲1+2+4+……+2N-1個。(感謝gao_jiawei網友指出的錯誤，本來個人結論是「執行printf函數的次數爲2*（1+2+4+……+2N）次，建立的子進程數爲1+2+4+……+2N 」，這是錯的)
    網上有人說N次循環產生2*（1+2+4+……+2N）個進程，這個說法是不對的，但願你們須要注意。

    數學推理見http://202.117.3.13/wordpress/?p=81（該博文的最後）。
    同時，你們若是想測一下一個程序中到底建立了幾個子進程，最好的方法就是調用printf函數打印該進程的pid，也即調用printf("%d/n",getpid());或者經過printf("+/n");來判斷產生了幾個進程。有人想經過調用printf("+");來統計建立了幾個進程，這是不穩當的。具體緣由我來分析。
    老規矩，你們看一下下面的代碼：

 

[cpp] view plaincopy

 

  1. /* 
  2.  *  fork_test.c 
  3.  *  version 4 
  4.  *  Created on: 2010-5-29 
  5.  *      Author: wangth 
  6.  */  
  7. #include <unistd.h>  
  8. #include <stdio.h>  
  9. int main() {  
  10.     pid_t fpid;//fpid表示fork函數返回的值  
  11.     //printf("fork!");  
  12.     printf("fork!/n");  
  13.     fpid = fork();  
  14.     if (fpid < 0)  
  15.         printf("error in fork!");  
  16.     else if (fpid == 0)  
  17.         printf("I am the child process, my process id is %d/n", getpid());  
  18.     else  
  19.         printf("I am the parent process, my process id is %d/n", getpid());  
  20.     return 0;  
  21. }  

 

    執行結果以下：
    fork!
    I am the parent process, my process id is 3361
    I am the child process, my process id is 3362 
    若是把語句printf("fork!/n");註釋掉，執行printf("fork!");
    則新的程序的執行結果是：
    fork!I am the parent process, my process id is 3298
    fork!I am the child process, my process id is 3299 
    程序的惟一的區別就在於一個/n回車符號，爲何結果會相差這麼大呢？
    這就跟printf的緩衝機制有關了，printf某些內容時，操做系統僅僅是把該內容放到了stdout的緩衝隊列裏了,並無實際的寫到屏幕上。可是,只要看到有/n 則會當即刷新stdout,所以就立刻可以打印了。
    運行了printf("fork!")後,「fork!」僅僅被放到了緩衝裏,程序運行到fork時緩衝裏面的「fork!」  被子進程複製過去了。所以在子進程度stdout緩衝裏面就也有了fork! 。因此,你最終看到的會是fork!  被printf了2次！！！！
    而運行printf("fork! /n")後,「fork!」被當即打印到了屏幕上,以後fork到的子進程裏的stdout緩衝裏不會有fork! 內容。所以你看到的結果會是fork! 被printf了1次！！！！
    因此說printf("+");不能正確地反應進程的數量。
    你們看了這麼多可能有點疲倦吧，不過我還得貼最後一份代碼來進一步分析fork函數。

[cpp] view plaincopy

  1. #include <stdio.h>  
  2. #include <unistd.h>  
  3. int main(int argc, char* argv[])  
  4. {  
  5.    fork();  
  6.    fork() && fork() || fork();  
  7.    fork();  
  8.    return 0;  
  9. }  

 

    問題是不算main這個進程自身，程序到底建立了多少個進程。
    爲了解決這個問題，咱們先作一下弊，先用程序驗證一下，到此有多少個進程。

 

    總共20個進程，除去main進程，還有19個進程。
    咱們再來仔細分析一下，爲何是還有19個進程。
    第一個fork和最後一個fork確定是會執行的。
    主要在中間3個fork上，能夠畫一個圖進行描述。
    這裏就須要注意&&和||運算符。
    A&&B，若是A=0，就沒有必要繼續執行&&B了；A非0，就須要繼續執行&&B。
    A||B，若是A非0，就沒有必要繼續執行||B了，A=0，就須要繼續執行||B。
    fork()對於父進程和子進程的返回值是不一樣的，照上面的A&&B和A||B的分支進行畫圖，能夠得出5個分支。

 

 

    

     加上前面的fork和最後的fork，總共4*5=20個進程，除去main主進程，就是19個進程了。

3、fork高階知識

        這一塊我主要就fork函數講一下操做系統進程的建立、死亡和調度等。由於時間和精力限制，我先寫到這裏，下次找個時間我爭取把剩下的內容補齊。

參考資料：

 

      http://blog.csdn.net/dog_in_yellow/archive/2008/01/13/2041079.aspx

      http://blog.chinaunix.net/u1/53053/showart_425189.html

      http://blog.csdn.net/saturnbj/archive/2009/06/19/4282639.aspx

      http://www.cppblog.com/zhangxu/archive/2007/12/02/37640.html

      http://www.qqread.com/linux/2010/03/y491043.html

      http://www.yuanma.org/data/2009/1103/article_3998.htm

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