fork（）函数详解

标签：操作系统

进程的定义：

进程是一个执行中的程序的实例，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

PCB是进程存在的唯一标识。PCB应常驻内存，不管在linux还是windows中都有专门区域存储每个进程的PCB。

进程的创建：

子进程可以继承父进程所拥有的所有资源，当子进程被撤销时，应将其从父进程那里获得的所有资源归还给父进程，在撤销父进时，也必须同时撤销其所有子进程。

进程的同步：

进程同步的主要任务是对多个相关进程早执行次序上进行协调，以使并发执行的诸进程之间能有效的共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。

    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-->

    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 <stdio.h>  
    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。

fork（）函数详解

标签：操作系统

原文地址：http://blog.csdn.net/u014082714/article/details/45031771