深入学习fork函数-阿南达文事网

深入学习fork函数

二、fork进阶知识

先看一份代码：

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#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int i = 0;
printf("i\tson/pa\tppid\tpid\treturn\n");
/*
*ppid指当前进程的父进程pid
*pid指当前进程的pid,
*return指fork返回给当前进程的值
*/
for (i = 0; i < 2; i++) {
pid_t pid = fork();
if (pid == 0)
printf("%d\tchild\t%d\t%d\t%4d\n", i, getppid(),
getpid(), pid);
else
printf("%d\tparent\t%d\t%d\t%d\n", i, getppid(),
getpid(), pid);
}
return 0;
}

    运行结果是：
    i    son/pa    ppid    pid     return
    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
    这份代码比较有意思，我们来认真分析一下：
    第一步：在父进程中，指令执行到for循环中，i=0，接着执行fork，fork执行完后，系统中出现两个进程，分别是p3224和p3225（后面我都用pxxxx表示进程id为xxxx的进程）。可以看到父进程p3224的父进程是p2043，子进程p3225的父进程正好是p3224。我们用一个链表来表示这个关系：
    p2043->p3224->p3225
    第一次fork后，p3224（父进程）的变量为i=0，pid=3225（fork函数在父进程中返向子进程id），代码内容为：
    for(i=0;i<2;i++){
        pid_t pid=fork();//执行完毕，i=0，return=3225
        if(pid==0)
           printf("%d child %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),pid);
        else
           printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),pid);
    }
    return 0;

    p3225（子进程）的变量为i=0，pid=0（fork函数在子进程中返回0），代码内容为：

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

    所以打印出结果：
    0 parent 2043 3224 3225
    0 child 3224 3225    0
    第二步：假设父进程p3224先执行，当进入下一个循环时，i=1，接着执行fork，系统中又新增一个进程p3226，对于此时的父进程，p2043->p3224（当前进程）->p3226（被创建的子进程）。
    对于子进程p3225，执行完第一次循环后，i=1，接着执行fork，系统中新增一个进程p3227，对于此进程，p3224->p3225（当前进程）->p3227（被创建的子进程）。从输出可以看到p3225原来是p3224的子进程，现在变成p3227的父进程。父子是相对的，这个大家应该容易理解。只要当前进程执行了fork，该进程就变成了父进程了，就打印出了parent。
    所以打印出结果是：
    1 parent 2043 3224 3226
    1 parent 3224 3225 3227
    第三步：第二步创建了两个进程p3226，p3227，这两个进程执行完printf函数后就结束了，因为这两个进程无法进入第三次循环，无法fork，该执行return 0;了，其他进程也是如此。
    以下是p3226，p3227打印出的结果：
    1 child     1 3227    0
    1 child     1 3226    0
    细心的读者可能注意到p3226，p3227的父进程难道不该是p3224和p3225吗，怎么会是1呢？这里得讲到进程的创建和死亡的过程，在p3224和p3225执行完第二个循环后，main函数就该退出了，也即进程该死亡了，因为它已经做完所有事情了。p3224和p3225死亡后，p3226，p3227就没有父进程了，这在操作系统是不被允许的，所以p3226，p3227的父进程就被置为p1了，p1是永远不会死亡的，因为现在的父进程退出了，现在的子进程成为了孤儿进程，系统将它托孤到1号进程init进程，init进程是系统启动后的第一个执行的进程，因为进程的创建是由fork来实现的，所以init进程是所有进程的祖先进程。
    总结一下，这个程序执行的流程如下：

它的执行结果是：
    father
    son
    father
    father
    father
    father
    son
    son
    father
    son
    son
    son
    father
    son
    这里就不做详细解释了，只做一个大概的分析。
    for        i=0         1           2
              father     father     father
                                        son
                            son       father
                                        son
               son       father     father
                                        son
                            son       father
                                        son
    其中每一行分别代表一个进程的运行打印结果。
    总结一下规律，对于这种N次循环的情况，执行printf函数的次数为2*（1+2+4+……+2N-1）次，创建的子进程数为1+2+4+……+2N-1个。
    数学推理见-->.html。
    同时，大家如果想测一下一个程序中到底创建了几个子进程，最好的方法就是调用printf函数打印该进程的pid，也即调用printf("%d\n",getpid());或者通过printf("+\n");来判断产生了几个进程。有人想通过调用printf("+");来统计创建了几个进程，这是不妥当的。具体原因我来分析。
    老规矩，大家看一下下面的代码：

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#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
pid_t pid;//pid表示fork函数返回的值
//printf("fork!");
printf("fork!/n");
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());
return 0;
}

    执行结果如下：
    fork!
    I am the parent process, my process id is 3361
    I am the child process, my process id is 3362
    如果把语句printf("fork!\n");注释掉，执行printf("fork!");
    则新的程序的执行结果是：
    fork!I am the parent process, my process id is 3298
    fork!I am the child process, my process id is 3299
    程序的唯一的区别就在于一个\n回车符号，为什么结果会相差这么大呢？
    这就跟printf的缓冲机制有关了，printf某些内容时，操作系统仅仅是把该内容放到了stdout的缓冲队列里了,并没有实际的写到屏幕上。但是,只要看到有\n 则会立即刷新stdout,因此就马上能够打印了。
    运行了printf("fork!")后,“fork!”仅仅被放到了缓冲里,程序运行到fork时缓冲里面的“fork!” 被子进程复制过去了。因此在子进程度stdout缓冲里面就也有了fork! 。所以,你最终看到的会是fork!  被printf了2次！！！！
    而运行printf("fork!\n")后,“fork!”被立即打印到了屏幕上,之后fork到的子进程里的stdout缓冲里不会有fork! 内容。因此你看到的结果会是fork! 被printf了1次！！！！
    所以说printf("+");不能正确地反应进程的数量。
    大家看了这么多可能有点疲倦吧，不过我还得贴最后一份代码来进一步分析fork函数。

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#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
fork();
fork() && fork() || fork();
fork();
return 0;
}

    问题是不算main这个进程自身，程序到底创建了多少个进程。
    为了解答这个问题，我们先做弊一下，先用程序验证一下，到此有多少个进程。
    #include
    int main(int argc, char* argv[])
    {
       fork();
       fork() && fork() || fork();
       fork();
       printf("+/n");
    }

    答案是总共20个进程，除去main进程，还有19个进程。
    我们再来仔细分析一下，为什么是还有19个进程。
    第一个fork和最后一个fork肯定是会执行的。
    主要在中间3个fork上，可以画一个图进行描述。
    这里就需要注意&&和||运算符。
    A&&B，如果A=0，就没有必要继续执行&&B了；A非0，就需要继续执行&&B。
    A||B，如果A非0，就没有必要继续执行||B了，A=0，就需要继续执行||B。
    fork()对于父进程和子进程的返回值是不同的，按照上面的A&&B和A||B的分支进行画图，可以得出5个分支。

加上前面的fork和最后的fork，总共4*5=20个进程，除去main主进程，就是19个进程了。二、fork进阶知识

    先看一份代码：

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#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int i = 0;
printf("i\tson/pa\tppid\tpid\treturn\n");
/*
*ppid指当前进程的父进程pid
*pid指当前进程的pid,
*return指fork返回给当前进程的值
*/
for (i = 0; i < 2; i++) {
pid_t pid = fork();
if (pid == 0)
printf("%d\tchild\t%d\t%d\t%4d\n", i, getppid(),
getpid(), pid);
else
printf("%d\tparent\t%d\t%d\t%d\n", i, getppid(),
getpid(), pid);
}
return 0;
}

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#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
pid_t pid;//pid表示fork函数返回的值
//printf("fork!");
printf("fork!/n");
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());
return 0;
}

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#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
fork();
fork() && fork() || fork();
fork();
return 0;
}

深入学习fork函数