怎样声明fork函数(说明fork函数的使用)

怎样声明fork函数?

一、fork入门知识:一个进程,包括代码、数据和分配给进程的资源。fork()函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程,也就是两个进程可以做完全相同的事,但如果初始参数或者传入的变量不同,两个进程也可以做不同的事。

一个进程调用fork()函数后,系统先给新的进程分配资源,例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中,只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

我们来看一个例子:

[cpp] view plain copy

/*

* fork_test.c

* version 1

* Created on: 2010-5-29

* Author: wangth

*/

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

int main ()

{

pid_t fpid; //fpid表示fork函数返回的值

int count=0;

fpid=fork();

if (fpid < 0)

printf(“error in fork!”);

else if (fpid == 0) {

printf(“i am the child process, my process id is %d/n”,getpid());

printf(“我是爹的儿子/n”);//对某些人来说中文看着更直白。

count++;

}

else {

printf(“i am the parent process, my process id is %d/n”,getpid());

printf(“我是孩子他爹/n”);

count++;

}

printf(“统计结果是: %d/n”,count);

return 0;

}

运行结果是:

i am the child process, my process id is 5574

我是爹的儿子

统计结果是: 1

i am the parent process, my process id is 5573

我是孩子他爹

统计结果是: 1

在语句fpid=fork()之前,只有一个进程在执行这段代码,但在这条语句之后,就变成两个进程在执行了,这两个进程的几乎完全相同,将要执行的下一条语句都是if(fpid<0)……

为什么两个进程的fpid不同呢,这与fork函数的特性有关。fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次,却能够返回两次,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返回一个负值;

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。

引用一位网友的话来解释fpid的值为什么在父子进程中不同。“其实就相当于链表,进程形成了链表,父进程的fpid(p 意味point)指向子进程的进程id, 因为子进程没有子进程,所以其fpid为0.

fork出错可能有两种原因:

1)当前的进程数已经达到了系统规定的上限,这时errno的值被设置为EAGAIN。

2)系统内存不足,这时errno的值被设置为ENOMEM。

创建新进程成功后,系统中出现两个基本完全相同的进程,这两个进程执行没有固定的先后顺序,哪个进程先执行要看系统的进程调度策略。

每个进程都有一个独特(互不相同)的进程标识符(process ID),可以通过getpid()函数获得,还有一个记录父进程pid的变量,可以通过getppid()函数获得变量的值。

fork执行完毕后,出现两个进程,

有人说两个进程的内容完全一样啊,怎么打印的结果不一样啊,那是因为判断条件的原因,上面列举的只是进程的代码和指令,还有变量啊。

执行完fork后,进程1的变量为count=0,fpid!=0(父进程)。进程2的变量为count=0,fpid=0(子进程),这两个进程的变量都是独立的,存在不同的地址中,不是共用的,这点要注意。可以说,我们就是通过fpid来识别和操作父子进程的。

还有人可能疑惑为什么不是从#include处开始复制代码的,这是因为fork是把进程当前的情况拷贝一份,执行fork时,进程已经执行完了int count=0;fork只拷贝下一个要执行的代码到新的进程。

二、fork进阶知识

先看一份代码:

[cpp] view plain copy

/*

* fork_test.c

* version 2

* Created on: 2010-5-29

* Author: wangth

*/

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

int main(void)

{

int i=0;

printf(“i son/pa ppid pid fpid/n”);

//ppid指当前进程的父进程pid

//pid指当前进程的pid,

//fpid指fork返回给当前进程的值

for(i=0;i<2;i++){

pid_t fpid=fork();

if(fpid==0)

printf(“%d child %4d %4d %4d/n”,i,getppid(),getpid(),fpid);

else

printf(“%d parent %4d %4d %4d/n”,i,getppid(),getpid(),fpid);

}

return 0;

}

运行结果是:

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

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,fpid=3225(fork函数在父进程中返向子进程id),代码内容为:

[c-sharp] view plain copy

for(i=0;i<2;i++){

pid_t fpid=fork();//执行完毕,i=0,fpid=3225

if(fpid==0)

printf(“%d child %4d %4d %4d/n”,i,getppid(),getpid(),fpid);

else

printf(“%d parent %4d %4d %4d/n”,i,getppid(),getpid(),fpid);

}

return 0;

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

[c-sharp] view plain copy

for(i=0;i<2;i++){

pid_t fpid=fork();//执行完毕,i=0,fpid=0

if(fpid==0)

printf(“%d child %4d %4d %4d/n”,i,getppid(),getpid(),fpid);

else

printf(“%d parent %4d %4d %4d/n”,i,getppid(),getpid(),fpid);

}

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,至于为什么,这里先不介绍,留到“三、fork高阶知识”讲。

总结一下,这个程序执行的流程如下:

这个程序最终产生了3个子进程,执行过6次printf()函数。

我们再来看一份代码:

[cpp] view plain copy

/*

* fork_test.c

* version 3

* Created on: 2010-5-29

* Author: wangth

*/

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

int main(void)

{

int i=0;

for(i=0;i<3;i++){

pid_t fpid=fork();

if(fpid==0)

printf(“son/n”);

else

printf(“father/n”);

}

return 0;

}

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。(感谢gao_jiawei网友指出的错误,原本我的结论是“执行printf函数的次数为2*(1+2+4+……+2N)次,创建的子进程数为1+2+4+……+2N ”,这是错的)

网上有人说N次循环产生2*(1+2+4+……+2N)个进程,这个说法是不对的,希望大家需要注意。

数学推理见http://202.117.3.13/wordpress/?p=81(该博文的最后)。

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:

[cpp] view plain copy

/*

* fork_test.c

* version 4

* Created on: 2010-5-29

* Author: wangth

*/

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

int main() {

pid_t fpid;//fpid表示fork函数返回的值

//printf(“fork!”);

printf(“fork!/n”);

fpid = fork();

if (fpid < 0)

printf(“error in fork!”);

else if (fpid == 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。

[cpp] view plain copy

#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,我们先做一下弊,先用程序验证一下,到此有多少个进程。

[c-sharp] view plain copy

#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。

三、fork高阶知识

这一块我主要就fork函数讲一下操作系统进程的创建、死亡和调度等。因为时间和精力限制,我先写到这里,下次找个时间我争取把剩下的内容补齐。

延伸阅读

1、,用fork()函数完成子进程的创建;2、,父进程中输出word,子进程中输出hello?

第一个例子里,第一个fork会出来一个子进程(共有2个进程),第二个fork会在这两个进程里面都创建子进程(结果共有4个进程),输出4次hello第一个例子里,第一个fork会出来一个子进程(共有2个进程),第二个fork前有pid>0判断,所以只会在主线程里面都创建子进程(结果共有3个进程),输出3次hello

编写程序判断fork函数返回值的情况?

当一个进程(该进程相当于父进程 )调用fork函数后,系统先给新的进程(子进程)分配资源,例如存储数据和代码的空间,然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中,只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆 了一个自己。

如何理解fork调用一次返回两次的?

fork调用是用于创建子进程的系统函数。那么当fork调用成功后就会多出一个子进程,此时fork会返回两次,一次是返回到父进程,一次是返回子进程,父进程的返回值为创建的子进程的pid,子进程的返回值为0,通过这个返回值我们可以判断是返回到父进程还是子进程。如果fork调用失败则只返回一次,既只返回父进程,返回值为-1。这个是Linux基础,很多公司校招的时候都会考察这个技术点,建议如果想加深理解可以实际编码验证一下。

fork函数原理?

fork,翻译过来就是“餐叉”,很形象的表明了这个函数的功能:以自己为父进程,经过一个分叉,分出了一个子进程。

打印x,会出现两个整数,但并不能说fork()函数同时反悔了两个值,因为fork()创建子进程,两个x属于不同的进程,不同的代码块,如果x同时有两个值,那么不可能对x作if判断。

1 fork()函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程,也就是两个进程可以做完全相同的事

2.fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次,却能够返回两次,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返回一个负值;

3.这两个进程执行没有固定的先后顺序,哪个进程先执行要看系统的进程调度策略。

4.fork执行完毕后,出现内容完全一样的两个进程,fork会把进程当前的情况拷贝一份,赋值给子进程。

5 多个进程之间的变量相互独立,互不影响,因为父进程会把代码复制出一份给子进程,子父进程代码段相同。

6父进程 结束 子进程 理论上结束,子进程的结束不影响父进程。

fork函数作用区间?

函数原型如下:

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

正确返回:在父进程中返回子进程的进程号,在子进程中返回0。功能:子进程是父进程的一个拷贝。即,子进程从父进程得到了数据段和堆栈段的拷贝,这些需要分配新的内存;而对于只读的代码段,通常使用共享内存的方式访问。fork返回后,子进程和父进程都从调用fork函数的下一条语句开始执行。

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

pid_t vfork(void);

正确返回:在父进程中返回子进程的进程号,在子进程中返回0

c++如何并行编程?

1、C++没有专门的并行编程模式,但是可以用多线程,多进程来模拟并行编程。2、例如在linux下,可以用fork函数来调用新进程。  fork函数是计算机程序设计中的分叉函数。返回值: 若成功调用一次则返回两个值,子进程返回0,父进程返回子进程标记;否则,出错返回-1。  fork函数将运行着的程序分成2个(几乎)完全一样的进程,每个进程都启动一个从代码的同一位置开始执行的线程。这两个进程中的线程继续执行,就像是两个用户同时启动了该应用程序的两个副本。  函数原型  pid_t fork( void);  (pid_t 是一个宏定义,其实质是int 被定义在#include<sys/types.h>中)  返回值: 若成功调用一次则返回两个值,子进程返回0,父进程返回子进程ID;否则,出错返回-1  函数说明  一个现有进程可以调用fork函数创建一个新进程。由fork创建的新进程被称为子进程(child process)。fork函数被调用一次但返回两次。两次返回的唯一区别是子进程中返回0值而父进程中返回子进程ID。  子进程是父进程的副本,它将获得父进程数据空间、堆、栈等资源的副本。注意,子进程持有的是上述存储空间的“副本”,这意味着父子进程间不共享这些存储空间。  UNIX将复制父进程的地址空间内容给子进程,因此,子进程有了独立的地址空间。在不同的UNIX (Like)系统下,无法确定fork之后是子进程先运行还是父进程先运行,这依赖于系统的实现。所以在移植代码的时候不应该对此作出任何的假设。

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