fork的精彩讨论整理

 第一帖 问题帖
#include <unistd.h>;

#include <sys/types.h>;



main ()

{

        pid_t pid;

        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());

}

结果是
[root@localhost c]# ./a.out
i am the child process, my process id is 4286
i am the parent process, my process id is 4285


我就想不到为什么两行都打印出来了，在我想来，不管pid是多少，都应该只有一行才对



--------------------------------------------------------------------------------
解答:这种理解是不正确的。if 和 else 还是选择分支。

主要的原因是，fork() 函数调用一次，返回两次。两次返回的区别是：子进程的返回值是0，父进程返回值为新子进程的进程ID。

--------------------------------------------------------------------------------
问题2：但是只有一个pid=fork(); 呀，fork()返回的第二次值在什么时候赋给pid呢
解答： 这是由系统来控制fork地返回的， fork后，父子进程共用程序段

--------------------------------------------------------------------------------
补课： 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（execution context）。

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）。

好了，有这些概念打底，可以说fork了。当你的程序执行到下面的语句：
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。所以输出i am the parent process...

子进程在之后的某个时候得到调度，它的上下文被换入，占据 CPU，操作系统对fork的实现，使得子进程中fork调用返回0。所以在这个进程 （注意这不是父进程了哦，虽然是同一个程序，但是这是同一个程序的另外一次执行，在操作系统中这次执行是由另外一个进程表示的，从执行的角度说和父进程相 互独立）中pid=0。这个进程继续执行的过程中，if语句中pid<0不满足，但是pid==0是true。所以输出 i am the child process...

我想你比较困惑的就是，为什么看上去程序中互斥的两个分支都被执行了。在一个程序的一次执行中，这当然是不可能的；但是你看到的两行输出是来自两个进程，这两个进程来自同一个程序的两次执行。

--------------------------------------------------------------------------------
问题3：结果显示是子进程先打印出自己的pid的，是不是子进程先于父进程执行了？
解答： 到底哪个进程执行在先，这个和操作系统的调度算法等等很多因素相关。我觉得理解上的困难，关键在于为什么会有两个输出，而不是谁先谁后。
解答2： fork之后，操作系统会复制一个与父进程完全相同的子进程，虽说是父子关系，但是在操作系统看来，他们更像兄弟关系，这2个进程共享代码空间，但是数据 空间是互相独立的，子进程数据空间中的内容是父进程的完整拷贝，指令指针也完全相同，但只有一点不同，如果fork成功，子进程中fork的返回值是0， 父进程中fork的返回值是子进程的进程号，如果fork不成功，父进程会返回错误。
可以这样想象，2个进程一直同时运行，而且步调一致，在fork之后，他们分别作不同的工作，也就是分岔了。这也是fork为什么叫fork的原因。
至于那一个最先运行，可能与操作系统有关，而且这个问题在实际应用中并不重要，如果需要父子进程协同，可以通过原语的办法解决。

--------------------------------------------------------------------------------
问题4：派生子进程的pid变量并没有被改变是什么意思?对于子进程来讲pid不就是0吗?
解答：1,派生子进程的进程，即父进程，其pid不变；
2,对子进程来说，fork返回给它0,但它的pid绝对不会是0；之所以fork返回0给它，是因为它随时可以调用getpid()来获取自己的pid；
3,楼上的楼上的你的观点是对的，fork之后夫子进程除非采用了同步手段，否则不能确定谁先运行，也不能确定谁先结束。认为子进程结束后父进程才从fork返回的，这是不对的，fork不是这样的，vfork才这样。
补充解答： 子进程的PID不是0
根据fork的实现，fork的返回值可能为>0 =0 <0，3种情况
如果是>0说明是父进程，返回值是子进程的PID；如果是＝0说明是子进程，子进程可以通过getpid()得到自己的PID，通过getppid得到父进程的PID；<0就说明fork失败。

--------------------------------------------------------------------------------
小插曲： 如果把

 pid=fork();

  if (pid < 0)

改成

  if (pid =fork() <  0)



为什么回出现都是in child

i am the child process, my process id is 4286

i am the child process, my process id is 4285  ...
解答：pid =fork() <  0这个表达式中< 优先级大于＝，fork()<0为假，所以pid总是等于0，
父子两个进程执行下来走的都是分支（pid == 0），可看见他们的PID值打印出来是不同的

--------------------------------------------------------------------------------
最后，看看一位自称是初学者网友的理解：
我也是个初学者,说说我的理解




      1 main ()

      1 #include <unistd.h>

      2 #include <sys/types.h>

      3

      4 int

      5 main (void) 

      6 {

      7         pid_t pid;

      8

      9         printf("fork!/n");  

//输出"fork!"这一行一定是最先输出的(这是一人在未做老爸之前,在屏幕上涂鸦的)

     10         pid=fork();          

//创建子进程(生了一个小孩了) ,并且将返回值赋给pid(时刻注意:家里多了一个人了,

//小孩的pid赋0,老爸的pid为子进程的ID)

     11         if (pid < 0)

     12                 printf("error in fork!/n");         

     13         else if (pid == 0) 

//这是一个判断语句,子进程,父进程都会执行这一句          

//pid为0的进程会执行下面的语句(知道是哪个进程的pid为0了吧?

//不错,这是儿子在屏幕上写的.

//老爸的pid是子进程的ID,因为子进程ID不会为0,因此老爸pid不可能为0,自然老爸不会写这一行)

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

     15         else  

//判断语句,pid不为0的进程会输出这一句(嗯,老爸的会在屏幕上写上这么一句,

//儿子的pid为0,因此儿子不会写这一行)

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

     17 }



验证1:

交互式运行(标准输出为行缓冲:遇到/n就冲洗其数据)

[root@mylinux ~]# ./a.out

fork!  

//不错这时只有一个人,他最先输出这一行                                                 

i am the child process, my process id is 27991    

//fork后,子进程先输出了这一行,因为一般来说子进程的优先级高一点(老爸让着它呢)

i am the parent process, my process id is 27990       

//老爸接着写了这一行



验证2:

非交互式运行(标准输出为全缓冲:缓冲区满后冲洗其数据)

[root@mylinux ~]# ./a.out > 1.out

[root@mylinux ~]# cat 1.out

fork!       

//同上,最先输出的,永远是这一行

i am the child process, my process id is 28002   

//依然是子进程先输出了这一行

fork!        

//这是哪多来的?原来这是老爸printf写东西时,残留在缓冲区中的东东,因为缓冲未满,数据没有被冲洗干净,

//fork后,儿子从老爸那获得的,现在一起被子进程写了出来.

//其实printf语句只执行了一句,但是因为缓冲有残留数据,因此才会一起被输出,这样就输出了两行



//然而为什么在交互式运行时却没有这样的东东,原来是换行符/n帮着冲洗数据,

//由于缓冲区被清空,fork后,老爸并没有遗留给儿子什么东东.儿子自然只输出了一行

i am the parent process, my process id is 28001 

//这是老爸最后写的

[root@mylinux ~]# vi temp2.c



      1 #include <unistd.h>

      2 #include <sys/types.h>

      3

      4 int

      5 main (void)

      6 {

      7         pid_t pid;

      8

      9         printf("fork!");     //这里没有了/n了

     10         pid=fork();

     11         if (pid < 0)

     12                 printf("error in fork!/n");

     13         else if (pid == 0)

     14                 printf(&quot;i am the child process, my process id is %d/n",getpid());

     15         else

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

     17 }

验证3:

交互式运行

[root@mylinux ~]# ./a.out

fork!i am the child process, my process id is 28696

//最先输出的依然是"fork!"然后是子进程的输出

fork!i am the parent process, my process id is 28695

//父进程的printf是行缓冲,因为没有/n的冲洗,缓冲中有"fork"的残留,

//frok后子进程从父进程获得的"fork!"并输出

//再说一遍printf语句只执行了一次,但是因为缓冲有残留才会多输出这一部分

//最后才是父进程输出







验证4:

非交互式运行

[root@mylinux ~]# ./a.out > 2.c

[root@mylinux ~]# cat 2.c

fork!i am the child process, my process id is 28698

//最先输出的依然是"fork!"然后是子进程的输出

fork!i am the parent process, my process id is 28697

//父进程printf是全缓冲,它只有在缓冲满了时才会冲洗,因此父进程没有被冲洗"fork",

//子进程会从父进程获得的"fork!"并输出,最后才是父进程输出

[root@mylinux ~]#



总结:

一般来说,因为子进程的优先级别高一点(但并不一定)

因此其执行顺序:未做父进程的进程(从main到fork),子进程(从fork到子进程结束),父进程(也是从fork到父进程结束)

文章出处：http://www.diybl.com/course/3_program/c++/cppjs/200869/123933_3.html