news 2026/8/31 16:05:59

Linux初学记第六章--fork

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张小明

前端开发工程师

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Linux初学记第六章--fork

复制进程fork

通过上一章,我们大概了解了以下进程,今天我们来讲进程中的复制进程fork()

我们通过打开帮助书册得知了有关于它的一些信息:

()中是2,证明是系统调用,通过create那一行可以知道fork的作用就是创建一个子进程,那么当前这个进程就是父进程。

需要两个头文件,返回值类型:pid_t 就是进程ID的类型。

下面的描述也为我们讲到怎样创建一个新进程,就是复制调用它的进程,这个是核心重点。调用fork的这个进程我们将其称为父进程,复制出来的新进程叫子进程。父子进程拥有互相独立的内存空间。

其中需要注意的点为:子进程是从fork()开始进行,不是从主函数开始执行。从此以后两个进程一起向上执行,我们称此为并发运行(交替跑)。

示例1

下面我们通过例子来更好地了解fork:

这里我们先来解析一下这个代码:

char *s:s是指针变量,用来存储字符串的地址,现在是空的,没有指向任何字符串

pid_t pid=fork();

pid_t是类型,就像int、char那样,专门来存进程编号的数字类型

pid是变量名字,就像int a中的a

pid_t pid=fork(); 就像pid这个盒子来装fork()返回来的值

如果返回值是-1,那就是创建失败,没有新的进程

如果返回值是0,就代表复制出来的是子进程

如果是其他的大于0,那就是父进程

sleep(1):当前进程进入阻塞,休眠1秒,让出cpu

exit(0):进程正常退出,子进程循环跑完,之间exit退出

子进程循环3次,父进程循环7次,打印顺序不一定,并发交替跑

当然我们也可以获得它们分别的进程ID号,这是不同的

通过帮助手册我们也可以看到

getpid得到自己的,getppid得到父的

可看出父子进程间的关系

然后我们修改了一下main.c的代码来看一下父进程与子进程在物理内存上是不是同一块空间

我们得出了虚拟地址(逻辑地址)相同,但物理地址是不同的,物理地址是真实存在的,它们的内存空间是具有独立性的,就好比父子各有一栋楼,两栋楼都有0X开头的这个编号命名的房间,但这是两个不同的房间。因为是把父进程整体复制了一块。

注:如果我们将上述子进程父进程n互换一下呢,会出现什么结果?

会得出子进程循环7次,父进程循环3次,但是为什么看起来感觉卡顿了一下,这是很正常的现象,因为父进程循环3次已经结束了,所以就会出现提示符。提示符什么时候出现,只看父进程。

示例2

再来一个经典的题目:这个程序能输出多少个A?

首先我们要了解一下这个逻辑或||,在c语言中它是具有短路机制的,就比如左边执行成功,那右边就会被短路,不会再执行。

这个题的答案是三个A

主播思路:假设左边fork为真,父进程是大于0的就当作p0,那此时右边被短路不进行,左边p0产生p1子进程,目前只有一个A,因为子进程=0,所以左边短路,此时的子进程左边走不通,开始充当父进程的角色进行右边fork,会再有一个A,然后会产生p1的子进程p2,但p2现在身份是子进程,所以它为0,打印完它的A后不进行exit,一共三个A。

示例3

现将示例2改为这样:

那现在是几个A呢?

我们在做的时候肯定也要了解一下&&的机制:它的短路机制则为如果左边是假,右边直接就不会进行;如果左边为真,才会去跑右边。

主播思路:第一个fork为真就必须执行右边fork,相当于p0本来就要进入,它进去左边也进去右边,这时先打印一个A,通过左右两边的fork分别复制出p1与p2子孩子,p1子进程=0为假就不执行右边,打印A,而右边=0为假也结束了,打印一个A,一共三个A。

示例4

fork与循环结合的进程题:

猜猜看:这会生成几个A?

主播思路:i=0时,进入循环,通过fork会产生p0与p1,此时printf了两个A,i=1时,p0进去通过fork出现了p2,此时还是两个A,p1也是一样的进去会出现p3,此时还是两个A,所以你知道答案了吗?

缓冲区对fork输出结果的影响

示例5

看一下这个有几个A?

答案是两个A:

核心:printf行缓冲机制

printf("A");这里面我们会发现是没有携带\n的,那么字符A是不会立刻打印到屏幕,A仅仅留在进程的输出缓冲区中,屏幕中看不到任何东西,紧接着我们就要进行fork()创建子进程,就会有p0,p1,父进程缓冲区存放着A,复制到子进程p1也会得到A,然后两个进程执行exit(0),程序退出,程序退出的时候,操作系统会把缓冲区残留的内容刷新到屏幕,所以就有了我们看到的AA。

那如果给它加了/n呢?

\n会触发缓冲区立即刷新,A会打印到屏幕上,本来是在父进程缓冲区打印出A,但因为会立即刷新,所以fork之后的子进程是不存在A的,被清空了,所以只有一个A。

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