fork子进程

50 阅读 0 评论 33 点赞

我是靠谱客的博主内向音响，最近开发中收集的这篇文章主要介绍fork子进程，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

一、相关函数

fork函数：创建一个新的进程，当前进程是新进程的父进程
通过man 2 fork命令可以查看linux手册中第二节关于fork函数的介绍

 #include <unistd.h>
  pid_t fork(void);

fork函数会返回两次，一次在父进程、一次在子进程。它有3中可能的返回结果：

-1：创建失败，在父进程中返回-1
0：创建成功，当前进程是子进程
其他：创建成功，在父进程中返回子进程的pid(进程 ID)

需要注意：fork的操作比较重，fork出来的子进程会获得父进程的完整副本，当然了Linux不是在子进程一fork出来就将父进程的资源复制出一个副本给子进程的，Linux采用了写时复制，一开始两个进程是共享数据的，但是当子进程尝试修改数据，就会触发写时复制，为子进程创建一个该数据的副本。

linux系统还提供了一些函数，用来获取进程 ID，查看手册man 2 getpid结果如下：

 #include <unistd.h>
 //获取当前进程的pid
 pid_t getpid(void);
 //获取父进程的pid
 pid_t getppid(void);

二、详解

1、fork的使用

编写 forkdemo.c，代码如下：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(){
    printf("before forkn");
    pid_t pid=fork();
    if(pid == -1){
      printf("创建子进程失败");
    }else if(pid == 0){
      printf("我是子进程，我的pid是:%d,父进程的pid是:%dn",getpid(),getppid());
    }else{
      sleep(1);
      printf("我是父进程，我的pid是:%d,子进程的pid是:%dn",getpid(),pid);
    }
    printf("after forkn");
}

编译 gcc forkdemo.c -o forkdemo 后执行./forkdemo，结果如下：

before fork
我是子进程，我的pid是:28473,父进程的pid是:28472
after fork
我是父进程，我的pid是:28472,子进程的pid是:28473
after fork

从结果可以看出，fork函数会返回两次，在子进程中返回0，父进程中返回的是子进程的pid，这里让父进程sleep 1s是为了保证子进程先执行完。

问题：子进程中为什么也是从fork出开始执行，为什么不从main函数开始执行？
通过执行 fork系统调用，子进程获得父进程中数据空间，堆和栈等的副本，但它们并不共享存储空间，只共享代码段。由于把当前运行的位置都复制到子进程，那么子进程当然也是接着fork继续执行。

2、孤儿进程

现在如果我让子进程 sleep(1)，让父进程先执行完会如何呢？修改后代码如下：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(){
    printf("before forkn");
    pid_t pid=fork();
    if(pid == -1){
      printf("创建子进程失败");
    }else if(pid == 0){
      //子进程休眠1s
      sleep(1);
      printf("我是子进程，我的pid是:%d,父进程的pid是:%dn",getpid(),getppid());
    }else{
      printf("我是父进程，我的pid是:%d,子进程的pid是:%dn",getpid(),pid);
    }
    printf("after forkn");
}

编译执行后结果如下：

before fork
我是父进程，我的pid是:28513,子进程的pid是:28514
after fork
我是子进程，我的pid是:28514,父进程的pid是:1
after fork

问题：父进程先结束了，然后子进程的父进程不再是创建它的那个进程了，这是为何？

要知道为什么有这个结果，首先要知道什么是孤儿进程？
孤儿进程：父进程先于子进程结束，则子进程会成为孤儿进程。
借助现实的例子：作为一个单亲父亲的孩子，如果他的父亲死亡了，那么这个孩子就会成为孤儿，会有专门的机构"孤儿院"来收养这个孩子。
Linux中托孤的行为和这个例子很相似，当父进程运行结束，但子进程还在运行，那么这个子进程就会变为孤儿进程，为避免孤儿进程退出时无法释放相关的资源(进程描述符)而变为僵尸进程，所以孤儿进程会被 init 进程（pid 为 1 ）所 “收养”，由init进程来进行“善后”。

3、僵尸进程

当一个进程完成它的工作终止后，它的所有资源都会被回收，但是该进程的进程描述符依然被保留了，这是为了让父进程可以知道子进程的退出状态，因此进程结束后所占用资源的回收和进程描述符的释放是分开的。它的父进程可以调用wait()或waitpid()系统调用来取得子进程的终止状态，然后内核负责回收子进程残留的进程描述符等资源。需要注意这其实就是僵尸进程产生的原因，虽然子进程结束了，但是它的进程描述符依然被保留，没被释放。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){
    printf("before forkn");
    pid_t pid=fork();
    if(pid == -1){
      printf("创建子进程失败");
    }else if(pid == 0){
      sleep(3);
      printf("我是子进程，我的pid是:%d,父进程的pid是:%dn",getpid(),getppid());
    }else{
      printf("我是父进程，我的pid是:%d,子进程的pid是:%dn",getpid(),pid);
      int status;
      //作用：阻塞等待子进程结束、获取子进程的退出状态status、回收子进程残留资源
      wait(&status);
     printf("我是父进程，子进程已经被回收，我也要结束了n");
    }
    printf("after forkn");
}