Linux 第十一章

news2024/10/7 14:23:31

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fork

事例

一个函数，竟然有两个返回值？？？

调用 fork() 后会产生以下结果：

fork的一般写法

fork的应用

fork的原理

fork干了什么事

为什么fork会有两个返回值

为什么fork的两个返回值，会给父进程返回子进程pid，给子进程返回0？

fork之后，父子进程谁先运行？

如何理解同一个变量，会有不同的值？

fork

fork() 系统调用是Unix和类Unix操作系统（包括Linux）中的一个重要系统调用之一。它用于创建一个新的进程，称为子进程，该子进程是调用进程的副本。

fork() 的一般形式如下：
#include <unistd.h> pid_t fork(void);
其中 pid_t 是一个整数类型，通常是int，表示进程ID。
调用 fork() 后，操作系统会复制父进程的所有内容（包括代码、数据等），然后在子进程中开始执行。这样就创建了两个完全独立的进程，它们可以同时运行不同的代码。

事例
[BCH@hcss-ecs-6176 9_23]$ cat code.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
        printf("我是一个父进程，我的pid%d,ppid:%d\n",getpid(),getppid());
        //创建子进程！，bash他也是用c语言写的，命令行启动的进程，都是bash的子进程，大概估摸着，bash源代码中创建子进程用的就是这个fork()
        fork();
        printf("我是一个进程，我的pid%d，ppid:%d\n",getpid(),getppid());//这个函数只调用了一次
        sleep(1);
}

程序运行：
[BCH@hcss-ecs-6176 9_23]$ ./mycode
我是一个父进程，我的pid24782,ppid:21864
我是一个进程，我的pid24782，ppid:21864
我是一个进程，我的pid24783，ppid:24782
总结：只有父进程会执行fork之前的代码（一定），fork之后，父子进程都要执行后续的代码

一个函数，竟然有两个返回值？？？

在 Linux 中，fork() 是一个系统调用，用于创建一个新的进程。当调用 fork() 时，操作系统会复制当前进程的副本，并将其作为新进程运行。这个新的进程称为子进程，而调用 fork() 的原始进程称为父进程。

调用 fork() 后会产生以下结果：

* 如果调用成功，则在父进程中返回子进程的 ID，而在子进程中返回 0。

* 如果调用失败，则在父进程中返回 -1，表示出现了错误。

父进程和子进程将在 fork() 调用之后的代码行处继续执行，但是它们拥有各自独立的进程空间和资源。子进程是父进程的一个副本，包括内存、文件描述符等。子进程可以执行不同的指令，或者通过调用 exec() 系列函数来执行其他程序。

fork的一般写法

1.我们为什么要创建子进程

我们想让子进程协作父进程完成一些工作，这些工作是单进程解决不了的

例如：我们的音乐，想要边下载，边播放

2.我们创建子进程是为了让子进程和我父进程做一样的事情吗？

肯定不是！

我们创建子进程，就是为了让子进程和父进程做不一样的事情，执行不一样的代码

我可以通过fork的返回值，判断谁是父，谁是子，然后让他们执行不同的代码片段！！

fork的应用

[BCH@hcss-ecs-6176 9_23]$ cat code.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
        
        printf("我是一个父进程，我的pid%d,ppid:%d\n",getpid(),getppid());
        pid_t id=fork();
        //fork之后，用if进行分流
        if(id<0)return 1;
        else if(id==0)
        {
                //child
                while(1)
                {
                        printf("我是子进程：pid:%d,ppid:%d,ret:%d,我正在执行下载任务\n",getpid(),getppid(),id);
                        sleep(1);
                }
        }
        else
        {
                //parent
                while(1)
                {               
                        printf("我是父进程：pid:%d,ppid:%d,ret:%d,我正在执行播放任务\n",getpid(),getppid(),id);
                        sleep(1);
                }
        }
        return 0;
}

[BCH@hcss-ecs-6176 9_23]$ ./mycode
我是一个父进程，我的pid10090,ppid:21864
我是父进程：pid:10090,ppid:21864,ret:10091,我正在执行播放任务
我是子进程：pid:10091,ppid:10090,ret:0,我正在执行下载任务
我是父进程：pid:10090,ppid:21864,ret:10091,我正在执行播放任务
我是子进程：pid:10091,ppid:10090,ret:0,我正在执行下载任务
我是父进程：pid:10090,ppid:21864,ret:10091,我正在执行播放任务
我是子进程：pid:10091,ppid:10090,ret:0,我正在执行下载任务
^C

总结：奇怪的现象
1）if和else里的代码同时执行
2）两个死循环同时运行

fork的原理

fork干了什么事

为什么fork会有两个返回值

如果一个函数已经到return了，它的核心工作做完了吗？

做完了。

fork就是一个函数

fork之后代码共享！！！

return也是代码，return也要被共享！！

父进程要被调度，就要执行return

子进程要被调度，就要执行return

为什么fork的两个返回值，会给父进程返回子进程pid，给子进程返回0？

因为子进程的pid是唯一标识子进程的，父进程可以通过子进程的pid对子进程进行管理

1）对于父进程：fork() 返回子进程的进程 ID（PID），即一个正整数值。父进程可以根据这个返回值来管理和控制子进程，例如等待子进程结束、发送信号给子进程等。父进程可以使用这个 PID 来识别和跟踪它创建的子进程。

2）对于子进程：由于 fork() 是在子进程中调用的，所以子进程并不需要父进程的 ID。为了简化子进程的处理逻辑，fork() 特意将其返回值设为 0。这样，在子进程中通过检查返回值是否为 0 可以确定自己是子进程，并在之后的代码中执行特定的子进程逻辑。

fork之后，父子进程谁先运行？

1）创建完成子进程，只是一个开始，创建完成子进程之后，系统的其他进程，父进程和子进程，接下来要被调度执行的！

2）当父进程的pcb都被创建并在运行队列中排队的时候，哪一个进程的pcb先被选择调度，那个进程就先运行！！

3）由各自pcb中的调度信息（时间片、优先级等）+调度器的算法共同决定的，总而言之，由操作系统自主决定！！！

所以父子进程谁先运行是不确定的

如何理解同一个变量，会有不同的值？

如果启动一个qq、微信、浏览器，这些都是进程，杀掉微信进程，qq进程还在吗？浏览器进程还在吗？还在！！

如果我们，父子进程，父进程被杀掉，子进程还在吗？或者返回过来？

还在！！

总结：进程之间运行的时候，是具有独立性的！无论是什么关系!

这个独立性是怎么做到的呢？

进程的独立性，首先表现在有各自的pcb，进程之间不会影响！代码本身是只读的，是不会影响代码！数据父子会修改的！代码共享，数据各自进程必须想办法各自私有一份！！

如何私有一份数据呢？

写时拷贝

创建子进程的时候，以浅拷贝的方式进行共享代码

父子任何一个尝试对他做写入时，把要修改的变量以深拷贝的形式给拷贝一份。

fork返回的值id，返回的本质是不是写入？是写入

id是不是父进程定义的变量？肯定是，保存就是数据

返回的时候，发生了写时拷贝

怎么同一个变量，同一个地址，会有不同内容？

这个地址，绝对不是物理地址！