C中的fork()

Fork系统调用用于创建一个称为子进程的新进程，该进程与进行fork()调用的进程(父进程)同时运行。创建新的子进程后，两个进程都将在fork()系统调用之后执行下一条指令。子进程使用与父进程相同的pc(程序计数器)，相同的CPU寄存器，相同的打开文件。

它不带任何参数，并返回一个整数值。以下是fork()返回的不同值。

负值：创建子进程失败。
零：返回到新创建的子进程。
正值：返回给父级或呼叫者。该值包含新创建的子进程的进程ID。

请注意，以上程序无法在Windows环境下编译。

1. 预测以下程序的输出： 。

   #include 
   #include 
   #include 
   int main()
   {
     
       // make two process which run same
       // program after this instruction
       fork();
     
       printf("Hello world!\n");
       return 0;
   }
   

   输出：

   Hello world!
   Hello world!
   

2. 计算您好打印的次数：

   #include 
   #include 
   int main()
   {
       fork();
       fork();
       fork();
       printf("hello\n");
       return 0;
   }
   

   输出：

   hello
   hello
   hello
   hello
   hello
   hello
   hello
   hello
   

   “ hello”的打印次数等于创建的进程数。进程总数= 2 ⁿ ，其中n是fork系统调用的数目。所以这里n = 3，2 ³ = 8

   让我们为三行放置一些标签名称：

   fork ();   // Line 1
   fork ();   // Line 2
   fork ();   // Line 3
   
          L1       // There will be 1 child process 
       /     \     // created by line 1.
     L2      L2    // There will be 2 child processes
    /  \    /  \   //  created by line 2
   L3  L3  L3  L3  // There will be 4 child processes 
                   // created by line 3
   
   

   因此，总共有八个进程(新的子进程和一个原始进程)。

   如果我们想将进程之间的关系表示为树层次结构，则将如下所示：

   主要过程：P0
   由第一个分支创建的进程：P1
   第二叉创建的进程：P2，P3
   第三叉创建的进程：P4，P5，P6，P7

   P0
            /   |   \
          P1    P4   P2
         /  \          \
       P3    P6         P5
      /
    P7
   

3. 预测以下程序的输出：

   #include 
   #include 
   #include 
   void forkexample()
   {
       // child process because return value zero
       if (fork() == 0)
           printf("Hello from Child!\n");
     
       // parent process because return value non-zero.
       else
           printf("Hello from Parent!\n");
   }
   int main()
   {
       forkexample();
       return 0;
   }
   

   输出：

   1.
   Hello from Child!
   Hello from Parent!
        (or)
   2.
   Hello from Parent!
   Hello from Child!
   

   在上面的代码中，创建了一个子进程。 fork()在子进程中返回0，在父进程中返回正整数。
   在这里，两个输出是可能的，因为父进程和子进程正在同时运行。因此，我们不知道操作系统是先将控制权交给父进程还是子进程。

   重要说明：父进程和子进程正在运行同一程序，但这并不意味着它们是相同的。 OS为这两个进程分配不同的数据和状态，并且这些进程的控制流可以不同。请参见下一个示例：

4. 预测以下程序的输出：

   #include 
   #include 
   #include 
     
   void forkexample()
   {
       int x = 1;
     
       if (fork() == 0)
           printf("Child has x = %d\n", ++x);
       else
           printf("Parent has x = %d\n", --x);
   }
   int main()
   {
       forkexample();
       return 0;
   }
   

   输出：

   Parent has x = 0
   Child has x = 2
        (or)
   Child has x = 2
   Parent has x = 0
   

   在这里，一个进程中的全局变量更改不会影响其他两个进程，因为两个进程的数据/状态不同。而且父级和子级同时运行，因此有两个输出是可能的。

fork()与exec()

fork系统调用将创建一个新进程。 fork()创建的新进程是当前进程的副本，但返回的值除外。 exec()系统调用用新程序替换当前进程。

锻炼：

1. 一个进程执行以下代码：

   for (i = 0; i < n; i++)
       fork();
   

   创建的子进程总数为：(GATE-CS-2008)
   (一个
   (B)2 ^ n – 1
   (C)2 ^ n
   (D)2 ^(n + 1)– 1;

   请参阅此解决方案。

2. 考虑以下代码片段：

   if (fork() == 0) {
       a = a + 5;
       printf("%d, %d\n", a, &a);
   }
   else {
       a = a –5;
       printf("%d, %d\n", a, &a);
   }
   

   令u，v为父进程打印的值，x，y为子进程打印的值。以下哪一项是TRUE? (GATE-CS-2005)
   (A)u = x + 10和v = y
   (B)u = x + 10和v！= y
   (C)u + 10 = x和v = y
   (D)u + 10 = x和v！= y
   请参阅此解决方案。

3. 预测以下程序的输出。

   #include 
   #include 
   int main()
   {
       fork();
       fork() && fork() || fork();
       fork();
     
       printf("forked\n");
       return 0;
   }
   

   看到这个解决方案

相关文章 ：
演示fork()和pipe()的C程序
C语言中的僵尸和孤立进程
fork()和使用它创建的内存共享黑白进程。

参考：
http://www.csl.mtu.edu/cs4411.ck/www/NOTES/process/fork/create.html

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