对于创建进程函数fork()的深度剖析

本文探讨了fork()函数在创建进程时的作用、返回值及其工作原理。介绍了进程的概念,阐述了如何通过fork()复制进程并共享代码,以及在Unix系统中如何通过进程表管理多进程。同时,讨论了父子进程之间的资源竞争和进程上下文切换的过程。

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用了很多次fork()函数,但是很少会对这个函数深入了解过,导致了项目程序上出了一点错误,看了一些资料,做以下总结。

首先,是fork()函数的作用以及用法。
fork调用一次以后,能够返回两次,它可能有三种不同的返回值:
1)在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID;
2)在子进程中,fork返回0;
3)如果出现错误,fork返回-1;

在fork函数执行完毕后,如果创建新进程成功,则出现两个进程,一个是子进程,一个是父进程。在子进程中,fork函数返回0,在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID。我们可以通过fork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程。

也就是说,调用fork函数之后,fork()函数会复制一个一模一样的进程,程序从此一分为二,变为两个进程,分别运行。虽然说是父子进程,但是应该是相互不干扰的。

以上也是我之前对fork()函数的了解,下面对于fork()函数增加几个新的问题。

  1. fork()函数是对创建进程之前的代码进行复制了吗?他是如何使两个进程共享之前的代码的。
  2. fork()是怎么实现多进程运行的呢?

在unix中,代码都是可重入代码(也叫纯代码(Pure code)是一种允许多个进程同时访问的代码),那么为了节省内存,父子进程一定是共享这段代码,所以fork()函数复制进程,复制的不是进程的代码段。执行fork()函数以后,对于程序原来增加的是全局共享数据和对文件描述符的引用以及堆栈(毕竟有变量嘛)。

要了解第二个问题,首先要了解一下“进程”。

进程可以简单理解为一个可执行程序运行时的一个状态,而系统管理进程,是通过进程表的方式。进程表记录的就是每一个进程的信息,这包括程序上下文以及进程相关的数据。就单CPU为例子,每个时刻CPU只能处理一个进程。处理多进程,依靠的是一个叫“程序计数器PC”的东西。当分给一个进程的CPU时间执行完成以后,它将该进程的信息保存到进程表中,然后接替下一个进程的信息,也就是程序上下文的切换。

执行fork()以后,操作系统创建一个新的进程(子进程),并且在进程表中相应为

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