Fork()–练习题

简介

在 Unix 环境下，fork() 函数用于创建一个新的进程，也就是说它会在当前进程的基础上创建一个完全相同的子进程，其实现方式是将当前进程的所有数据复制一份到新进程中。新进程和当前进程共享代码段、全局变量、已打开的文件等等，但是它们各自拥有自己的栈段和堆段。在子进程中，fork() 的返回值是 0，而在父进程中，则是子进程的进程 ID（PID）。

Fork() 是多进程编程中的关键函数之一，可以通过它实现进程之间的通信、并发执行、并行计算等操作。接下来，我们将介绍一些有关 fork() 的练习题，帮助大家深入理解进程的创建和操作方法。

练习

练习一：简单的 Fork()

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int pid = fork();
    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, and I just created a child process with ID %d.\n", getpid(), pid);
    }
    return 0;
}

代码解释

上面的代码非常简单，它使用 fork() 函数创建了一个新进程，然后输出了自己和新进程的 PID。在子进程中，pid 的值为 0，根据这个值我们就可以分辨出父进程和子进程了。值得注意的是，子进程中的输出语句只会执行一次，而父进程中的输出语句则会执行两次，因为父进程和子进程都会执行到这个语句。

练习二：多个子进程

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int i;
    for (i = 0; i < 3; i++) {
        fork();
        printf("This is process %d with parent %d\n", getpid(), getppid());
    }
    return 0;
}

代码解释

这个示例是上一个示例的加强版，它使用了一个循环来创建多个子进程。具体地，每次循环都会创建一个新进程，然后输出进程的信息。由于每个子进程都会创建一个新的子进程，所以最终会创建出 2 ^ 3 = 8 个进程，而且它们的父子关系如下图所示：

process 1
├─ process 2
│  ├─ process 4
│  └─ process 5
└─ process 3
   ├─ process 6
   └─ process 7

练习三：进程的执行顺序

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    fork();
    printf("This is process %d\n", getpid());
    return 0;
}

代码解释

这个示例非常简单，它只有一个输出语句和一个 fork() 函数。由于 fork() 函数是异步执行的，因此输出语句的执行顺序是不确定的。在某些情况下，可能会出现下面的输出结果：

This is process 1234
This is process 1235

而在另一些情况下，则会出现下面的输出结果：

This is process 1235
This is process 1234

这个示例告诉我们，进程的执行顺序是无法预测的，取决于程序的运行环境和执行状态。

结语

这里介绍了一些关于 fork() 函数的练习题，希望能给大家带来一些帮助。随着时间的推移，我们会不断更新和添加更多的练习题，敬请关注。