通过系统调用创建进程 —— fork详解
通过系统调用创建进程 —— fork详解
创建进程 —— fork
初识fork
我们平时在创建进程的时候，都是在程序存在的情况下，
./程序名称
，启动程序的时候就将程序变成了进程。操作系统会将你的可执行程序先加载到内存当中，操作系统会给对应的程序创建PCB。
有没有一种办法能够通过代码来创建进程呢，我们在
linux
中运用fork系统调用来创建进程。
用途
在已存在的进程中创建一个进程
头文件
#include<unistd.h>
函数返回值以及形参类型
pid_t fork(void) //pid_t是一个整数
fork的返回值有三种
- 在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID
- 在子进程中，fork返回0
- 如果出现错误，fork返回一个负值
在文章的下面将会详细讲解fork的用法和返回值的含义
fork函数用例分析
用例1
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
int main()
{
printf("befor fork: I am a process pid: %d, ppid:%d\n",getpid(),getppid());
fork();
printf("after fork: I am a process pid: %d,ppid: %d\n",getpid(),getppid());
return 0;
}
在这个代码中在fork函数之前，打印了进程的
pid
和
ppid
，在fork函数之后又再次打印了进程的
pid
和
ppid
，运行结果如下。
在上述运行结果后我们发现，在fork函数之前只有一个输出结果，在fork函数之后出现了两个输出结果，并且其中一个输出结果与fork之前的输出结果相同，另一个输出的
ppid
就是fork之前的
pid
。
由此我们可以猜测，在fork之后的输出一个输出是原本进程（父进程）的
pid
和
ppid
，然而另一个是新创建的子进程。
说明fork之后程序将会出现两个执行分支，两个分支都会执行
printf
所以
printf
会执行两次。说明fork之后代码共享！！！
那么毫无疑问
pid
为72657的进程应该为bash（命令行解释器）通过
ps ajx | head -1 && ps ajx | grep 72657
我们可以查询到相关进程信息。
用例2
int main()
{
printf("befor fork: I am a process pid: %d, ppid:%d\n",getpid(),getppid());
pid_t id = fork();
printf("after fork: I am a process pid: %d,ppid: %d,return id: %d\n",getpid(),getppid(),id);
return 0;
}
这个代码用来验证fork函数的返回值，通过运行结果我们可以得知，父进程
fork
返回值为子进程的
pid
，子进程的
fork
返回值为0。
观察fork的返回值我们会存在下面几个疑问
- 为什么给父进程返回子进程的
pid
，给子进程返回0 ? - fork函数为什么返回两次
- 同一个变量怎么可能既等于0，又大于0（详细讲解在进程地址空间中讲解）
父进程 ： 子进程 = 1 ： n，一个子进程想要找到父进程是什么容易得，因为父进程具有唯一性。一个父进程想要找到子进程那么必须使用子进程的标识符！！！所以父进程返回子进程的
pid
，父进程就可以对子进程进行控制。
在fork之前只有一个进程那么调用fork的一定是父进程。在fork函数的执行中，没有走到return时其实已经创建好了子进程了，又因为我们知道
fork之后代码共享
，所以父子进程，都会在fork函数中执行return语句返回对应的值。
当一个进程崩溃了不会影响其它进程，所以当杀死父进程，子进程不会受到影响，**
任意进程之间具有独立性，互相不能影响！！！
**当父子进程一方将数据进行修改时操作系统会将数据单独拷贝一份，这就叫做 — 写时拷贝。返回的本质也是拷贝，所以当fork函数执行完，返回时就会发生写时拷贝。
用例3
我们把一个子进程创建出来，我们是为了什么？我们一定是为了让子进程帮助我们完成任务，一般而言我们想让父子进程做不同的事情。
所以我们可以同过父子进程不同的fork返回值，来实现父子进程做不同任务的要求
int main()
{
printf("befor fork: I am a process pid: %d, ppid:%d\n",getpid(),getppid());
sleep(5);
printf("开始创建进程！\n");
pid_t id = fork();
if(id < 0)
{
return 1;
}
else if(id == 0)
{
//子进程
while(1)
{
printf("before fork，我是子进程: I am a process pid: %d, ppid:%d\n",getpid(),getppid());
sleep(1);
}
}
else
{
//父进程
while(1)
{
printf("after fork，我是父进程: I am a process pid: %d, ppid:%d\n",getpid(),getppid());
sleep(1);
}
}
printf("after fork: I am a process pid: %d,ppid: %d,return id: %d\n",getpid(),getppid(),id);
return 0;
}
运行结果
我们发现在fork之后父进程和子进程在while死循环中都在跑，那么为什么在fork之后两个死循环都在执行？fork之后代码共享是怎么共享的？
我们都知道进程 = 内核数据结构 + 可执行程序的代码和数据，当一个程序调用fork函数后，父进程会创建一个新的进程，系统中会多出一个进程！在操作系统层面上，创建了一个子进程那么就要为这个子进程，单独创建一个
task_struct
,程序运行的时候，进程就会获取程序相应的代码和数据，但是子进程是在运行中被创建的，那么新创建的子进程会和父进程共用同一份代码。
通过fork不同的返回值，来让父子进程执行不同的代码块，但是所有的代码还是父进程的。
在创建子进程时，父进程会将自己的PCB中的大量的属性拷贝给子进程，所以子进程才能看到父进程的数据和代码。
用例4
const int num = 10;
void Worker()
{
int cnt = 12;
while(cnt)
{
printf("child %d is running,cnt:%d\n",getpid(),cnt);
cnt--;
sleep(1);
}
}
int main()
{
for(int i = 0; i < num; i++)
{
pid_t id = fork();
if(id < 0) break;
if(id == 0)
{
//子进程
Worker();
exit(0);//让子进程退出
}
printf("父进程创建子进程成功，子进程pid: %d\n",id);
sleep(1);
}
sleep(14);
return 0;
}
上面代码的目的是让父进程连续创建多个子进程，让每个子进程执行worker函数，执行结束后子进程就退出，循环10次。
运行结果