Fu
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fork 函数讲解

看了一篇论坛讨论,介绍的挺清晰的,转一下 :-)

#include <unistd.h>;
#include <sys/types.h>;
 
main ()
{
       pid_t pid;
       pid=fork();
 
       if (pid < 0)
            printf("error in fork!");
       else 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\n",getpid());
}

运行结果是:

[root@localhost c]# ./a.out
i am the child process, my process id is 4286
i am the parent process, my process id is 4285

问题: 为什么两行都打印出来了,不管pid是多少,都应该只有一行才对?

回答: 要搞清楚fork的执行过程,就必须先讲清楚操作系统中的“进程(process)”概念。一个进程,主要包含三个元素:

不妨简单理解为,一个进程表示的,就是一个可执行程序的一次执行过程中的一个状态。 操作系统对进程的管理,典型的情况,是通过进程表完成的。进程表中的每 一个表项,记录的是当前操作系统中一个进程的情况。 对于单 CPU的情况而言,每一特定时刻只有一个进程占用 CPU,但是系统中可能同时存在多个活动的(等待执行或继续执行的)进程。

一个称为“程序计数器(program counter, pc)”的寄存器,指出当前占用 CPU的进程要执行的下一条指令的位置。

当分给某个进程的 CPU时间已经用完,操作系统将该进程相关的寄存器的值,保存到该进程在进程表中对应的表项里面; 把将要接替这个进程占用 CPU的那个进程的上下文,从进程表中读出, 并更新相应的寄存器(这个过程称为“上下文交换(process context switch)”, 实际的上下文交换需要涉及到更多的数据,那和fork无关,不再多说, 主要要记住程序寄存器pc指出程序当前已经执行到哪里,是进程上 下文的重要内容, 换出 CPU的进程要保存这个寄存器的值,换入CPU的进程,也要根据进程表中保存的本进程执行上下文信息,更新这个寄存器)。

好了,有这些概念打底,可以说fork了。当你的程序执行到下面的语句:

pid=fork(); 

操作系统创建一个新的进程(子进程),并且在进程表中相应为它建立一个新的表项。 新进程和原有进程的可执行程序是同一个程序; 上下文和数据,绝大部分就是 原进程(父进程)的拷贝,但它们是两个相互独立的进程! 此时程序寄存器pc,在父、子进程的上下文中都声称,这个进程目前执行到fork调用即将返回 (此时子进程不占有CPU,子进程的pc不是真正保存在寄存器中,而是作为进程上下文保存在进程表中的对应表项内)。 问题是怎么返回,在父子进程中就分道扬镳。

父进程继续执行,操作系统对fork的实现,使这个调用在父进程中返回刚刚创建的子进程的pid(一个正整数), 所以下面的if语句中pid<0, pid==0的两个分支都不会执行。 所以输出i am the parent process...

子进程在之后的某个时候得到调度,它的上下文被换入,占据 CPU,操作系统对fork的实现,使得子进程中fork调用返回0。 所以在这个进程(注意这不是父进程了哦,虽然是同一个程序,但是这是同一个程序的另外一次执行, 在操作系统中这次执行是由另外一个进程表示的,从执行的角度说和父进程相互独立)中pid=0。 这个进程继续执行的过程中,if语句中 pid<0不满足,但是pid==0是true。 所以输出i am the child process...

我想你比较困惑的就是,为什么看上去程序中互斥的两个分支都被执行了。 在一个程序的一次执行中,这当然是不可能的;但是你看到的两行输出是来自两个进程,这两个进程来自同一个程序的两次执行。

我的天,不知道说明白了没……

原帖:http://bbs.chinaunix.net/thread-311067-1-1.html.

linux31
2011-01-23 01:44:00