linux中fork浅解

深入理解Linux中fork()函数
本文详细解析了Linux环境中fork()函数的定义、返回值及其执行过程,通过实例展示了fork()函数在父进程和子进程中的不同行为,以及如何通过fork()函数创建并区分父子进程。

关于linux中fork()函数的一点见解

1、定义:

fork函数是创建子进程。

2、fork返回值:pid = fork();//18945

如果函数成功创建子进程,在父进程中会返回子进程的PID,并在子进程中返回一个0

1)、在父进程中,返回子进程的进程号,即pid=18945。

2)、在子进程中返回0,子进程运行时pid=0。


pid_t pid;

       pid=fork();

       printf("current pid=%d.\n",pid);

       if(pid<0)

       {

              printf("error,pid=%d",pid);

       }else if(pid==0)

       {

              printf("process in child,pid=%d\t,self'sid=%d\t,father'sid=%d\n",pid,getpid(),getppid());

       }else

       {

              printf("process in father,pid=%d\t,self'sid=%d\t,father'sid=%d\n",pid,getpid(),getppid());

       }

 

结果如1.png所示





3、fork执行过程

要搞清楚fork的执行过程,就必须先讲清楚操作系统中的“进程(process)”概念。一个进程,主要包含三个元素: 
   o. 一个可以执行的程序; 
    o. 和该进程相关联的全部数据(包括变量,内存空间,缓冲区等等); 
    o. 程序的执行上下文(executioncontext)。 
不妨简单理解为,一个进程表示的,就是一个可执行程序的一次执行过程中的一个状态。操作系统对进程的管理,典型的情况,是通过进程表完成的。进程表中的每一个表项,记录的是当前操作系统中一个进程的情况。对于单 CPU的情况而言,每一特定时刻只有一个进程占用 CPU,但是系统中可能同时存在多个活动的(等待执行或继续执行的)进程。 
一个称为“程序计数器(program counter,pc)”的寄存器,指出当前占用 CPU的进程要执行的下一条指令的位置。 
当分给某个进程的 CPU时间已经用完,操作系统将该进程相关的寄存器的值,保存到该进程在进程表中对应的表项里面;把将要接替这个进程占用 CPU的那个进程的上下文,从进程表中读出,并更新相应的寄存器(这个过程称为“上下文交换(process context switch)”,实际的上下文交换需要涉及到更多的数据,那和fork无关,不再多说,主要要记住程序寄存器pc指出程序当前已经执行到哪里,是进程上下文的重要内容,换出 CPU的进程要保存这个寄存器的值,换入CPU的进程,也要根据进程表中保存的本进程执行上下文信息,更新这个寄存器)。 

 
pid=fork(); 
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它建立一个新的表项。新进程和原有进程的可执行程序是同一个程序;上下文和数据,绝大部分就是原进程(父进程)的拷贝,但它们是两个相互独立的进程!此时程序寄存器pc,在父、子进程的上下文中都声称,这个进程目前执行到fork调用即将返回(此 时子进程不占有CPU,子进程的pc不是真正保存在寄存器中,而是作为进程上下文保存在进程表中的对应表项内)。问题是怎么返回,在父子进程中就分道扬 镳。 

父进程继续执行,操作系统对fork的实现,使这个调用在父进程中返回刚刚创建的子进程的pid(一个正整数),所以下面的if语句中pid<0, pid==0的两个分支都不会执行。

注:fork的出现将程序分成两部分

如3.png所示

如上例子的执行过程:

Step1、父进程(设为P0)正在执行,此时创建一个子进程,父进程中pid=19749

Step2、仍然执行父进程,最后一个else部分,输出process in father,pid=19749,self'sid=19748 ,father'sid=17262

Step3、父进程结束后,运行子(设为P1)进程,即if(pid==0)部分,此时输出process in child,pid=0,self'sid=19749,father'sid=19748,

如图所示

 2.png所示


又例如:

Pid_t pid1;

Pid_t pid2;

Pid1=fork();

Pid2=fork();

Printf(“pid1=%d,pid2=%d\n”,pid1,pid2);

 

 

 进程分布如4.png所示

 

 

 

 

 

pid_t pid;

       pid=fork();

       printf("current pid=%d.\n",pid);

       if(pid<0)

       {

              printf("error,pid=%d",pid);

       }else if(pid==0)

       {

              printf("process in child,pid=%d\t,self'sid=%d\t,father'sid=%d\n",pid,getpid(),getppid());

       }else

       {

              printf("process in father,pid=%d\t,self'sid=%d\t,father'sid=%d\n",pid,getpid(),getppid());

       }

 

结果如1.png所示

 

 

 

 

 

 

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