【C/C++】多进程：子进程的创建fork()

文章结构：

• 进程结构
• fork函数
• 示例代码
• frok使用场景

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进程结构

　　Linux下一个进程在内存里有三部分的数据，就是”代码段”、”堆栈段”和”数据段”。接触过汇编语言的人了解，一般的CPU都有上述三种段寄存器，以方便操作系统的运行。这三个部分也是构成一个完整的执行序列的必要的部分。

　　“代码段”，顾名思义，就是存放了程序代码的数据，如果机器中有数个进程运行相同的一个程序，那么它们就可以使用相同的代码段。”堆栈段”存放的就是子程序的返回地址、子程序的参数以及程序的局部变量。而数据段则存放程序的全局变量，常数以及动态数据分配的数据空间（比如用malloc之类的函数取得的空间）。这其中有许多细节问题，这里限于篇幅就不多介绍了。系统如果同时运行数个相同的程序，它们之间就不能使用同一个堆栈段和数据段。

　　有两个基本的操作用于创建和修改进程：函数fork()用来创建一个新的进程，该进程几乎是当前进程的一个完全拷贝，利用了父进程的代码段、堆栈段、数据段，当父子进程中对共有的数据段进行重新设值或调用不同方法时，才会导致数据段及堆栈段的不同；函数族exec()用来启动另外的进程以取代当前运行的进程，除了PID仍是原来的值外，代码段、堆栈段、数据段已经完全被改写了。 　　

　　引用自CNBlog

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fork函数

   #include 
   pid_t fork(void);

　　当执行fork()函数后，会生成一个子进程，子进程的执行从fork()的返回值开始且代码继续往下执行。

　　所以fork()执行一次后会有两次返回值：第一次为原来的进程，即父进程会有一次返回值，表示新生成的子进程的进程ID；第二次为子进程的起始执行，返回值为0。

　　如果返回值为-1，则表示创建子进程失败，可能通过errno定位失败原因。

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示例代码

　　以下代码演示了fork()创建一个子进程，及如何根据返回值区分主进程与子进程等。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

#include #include #include int main ( int argc, char ** argv) { int flag = 0; pid_t pId = fork(); if (pId == - 1) { perror( "fork error"); exit(EXIT_FAILURE); } else if (pId == 0) { int myPid = getpid(); int parentPid = getppid(); printf( "Child:SelfID=%d ParentID=%d \n", myPid, parentPid); flag = 123; printf( "Child:flag=%d %p \n", flag, &flag); int count = 0; do{ count ++; sleep( 1); printf( "Child count=%d \n", count); if (count >= 5) { break; } } while ( 1); return EXIT_SUCCESS; } else { printf( "Parent:SelfID=%d MyChildPID=%d \n", getpid(), pId); flag = 456; printf( "Parent:flag=%d %p \n", flag, &flag); // 连地址都一样,说明是真的完全拷贝,但值已经是不同的了.. int count = 0; do{ count ++; sleep( 1); printf( "Parent count=%d \n", count); if (count >= 2) { break; } } while ( 1); } return EXIT_SUCCESS; }

　　以上代码中，使用fork()创建了一个子进程。返回值pId有两个作用：一是判断fork()是否正常执行；二是判断fork()正常执行后如何区分父子进程。

　　在父子进程中，都各自打印出自己的进程ID及父/子进程ID。

　　通过flag的值可以验证创建的子进程是完全复制父进程的堆栈段(因为flag是在main()方法内声明的)的，两个进程都输出了flag=0的信息。接下来进程可以各自对flag再次更新值，做到了互不干扰。但从打印的int指针地址来看，指针地址值都是一样的，再次印证了子进程是对父进程的完全复制。

　　接下来，父进程只执行了两次打印，然后就结束且进程销毁退出了；但父进程的结束并不影响子进程的运行，子进程一直打印到数字5才正常退出。所以验证了fork()出来的进程是各自独立的，完全按照自己的代码逻辑运行直至执行完毕。
　　
　　以下是运行效果截图。

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fork使用场景

• 守护进程

　　　　有时为了保护主进程不被杀，或者主进程异外退出后仍可再次启动(或后台运行)，就执行fork()让子进程监控主进程的运行状态，根据监听保护主进程的运行。

　　　　好多应用会用进程间的相对独立性再做点黑产的事..嗻嗻..就不说了。

• 框架扩展

　　　　主进程只负责生成子进程，派出子进程去执行应用框架下的子任务，这些任务可能多变、可能更新频繁，但配合fork()及exec()函数，一切都是so easy..还保证了主进程的稳定，避免频繁更新程序。 　　　　 　　　　

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