fork()&&进程的创建与终止--多进程编程

浅浅的花香味﹌ 2022-08-01 14:49 540阅读 0赞

（1）进程的创建和执行。   
许多操作系统都提供的是产生进程的机制，也就是首先在新的地址空间里创建进程、读入可执行文件，  
最后再开始执行。Linux 中进程的创建很特别，它把上述步骤分解到两个单独的函数中取执行：fork()  
和 exec 函数族。首先，**fork()通过复制当前进程创建一个子进程，子进程与父进程的区别仅仅在于不  
同的 PID、PPID 和某些资源及统计量。exec 函数族负责读取可执行文件并将其载入地址空间开始运行。 **  
要注意的是，Linux 中的 fork()使用的是写时复制（copy on write）的技术，也就是内核在创建进  
程时，其资源并没有立即被复制过来，而是被推迟到需要写入数据的时候才发生。在此之前只是以只读的  
方式共享父进程的资源。写时复制技术可以使 Linux 拥有快速执行的能力，因此这个优化是非常重要的。   
（2）进程的终止。   
进程终止也需要做很多烦琐的收尾工作，系统必须保证进程所占用的资源回收，并通知父进程。Linux  
首先把终止的进程设置为僵死状态。这个时候，进程已经无法运行。它的存在只为父进程提供信息。父进  
程在某个时间调用 wait 函数族，回收子进程的退出状态，随后子进程占用的所有资源被释放。

1．fork()

在 Linux 中创建一个新进程的唯一方法是使用 fork()函数。fork()函数是 Linux 中一个非常重要的函数，  
和读者以往遇到的函数有一些区别，因为它看起来执行一次却返回两个值。一个函数真的能同时返回两个  
值吗？希望读者能认真地学习下面的内容。   
（1）fork()函数说明。   
fork()函数用于从已存在的进程中创建一个新进程。新进程称为子进程，而原进程称为父进程。使用  
fork()函数得到的子进程是父进程的一个 **复制品**，它从父进程处继承了整个进程的地址空间，包括进程上  
下文、代码段、进程堆栈、内存信息、打开的文件描述符、信号处理函数、进程优先级、进程组号、当前

工作目录、根目录、资源限制和控制终端等，**而子进程所独有的只有它的进程号、资源使用和计时器等。 **

这样的得到的子进程是独立于父进程的，具有良好的并行性，但是二者之间要使用专门的通讯机制。比如：pipe

，共享内存等。另外通过fork创建子进程，需要把上面的全部复制一下是开销很大的，但是由于现在linux采用采用了

一种写时复制的的技术，减少开销。其实开始并不会真的产生两个复制，因为这个时候大量数据是一样的，子进程仅仅

是以读的形式共享父进程的资源。写时复制在推迟真正的数据复制，如果后来真的要写入数据，这个时候意味着父进程和

子进程的数据不一致了，才产生复制的动作。

因为子进程几乎是父进程的完全复制，所以父子两个进程会运行同一个程序。因此需要用一种方式来  
区分它们，并使它们照此运行，否则，这两个进程只能做相同的事。   
父子进程一个很重要的区别是：fork()的返回值不同。父进程中的返回值是子进程的进程号，而子进  
程中返回 0。可以通过返回值来判定该进程是父进程还是子进程。

注意：子进程没有执行 fork()函数，而是从 fork()函数调用的下一条语句开始执行。   
（2）fork()函数语法。   
表 3.1 列出了 fork()函数的语法要点。   
表 3.1 fork()函数语法要点   
所需头文件 \#include <sys/types.h> /\* 提供类型 pid\_t 的定义 \*/   
\#include <unistd.h>   
函数原型 pid\_t fork（void）；   
函数返回值   
0：子进程   
子进程 PID（大于 0 的整数）：父进程   
1：出错   
   
fork()函数的简单的示例程序如下。

int main（void） 
    { 
     pid_t ret; 
     
     /*调用 fork()函数*/ 
     ret = fork(); 
     /*通过 ret 的值来判断 fork()函数的返回情况，首先进行出错处理*/ 
     if（ret == -1） 
     { 
     perror（"fork error"）; 
     return -1; 
     } 
     else if （ret == 0） /*返回值为 0 代表子进程*/ 
     { 
     printf（"In child process!! ret is %d, My PID is %d\n", ret, getpid()）; 
     } 
     else /*返回值大于 0 代表父进程*/ 
     { 
     printf（"In parent process!! ret is %d, My PID is %d\n", ret, getpid()）; 
     } 
     
    return 0; 
    }

编译并执行程序，结果如下。

$ gcc fork.c –o fork -Wall 
    $./fork 
    In parent process!! ret is 3876, My PID is 3875 
    In child process!! ret is 0, My PID is 3876

从该示例中可以看出，使用 fork()函数新建了一个子进程，其中的父进程返回子进程的进程号，而子

进程的返回值为 0。

2.vfork（）这个函数和fork()的区别是创建的子进程和父进程共享地址空间，如果说子进程完全运行在父进程的地址空间之上，如果子进程修改了某个变量，就会影响到父进程。

**但是需要注意的一点事，用vfork()创建子进程必须显示的调用exit()来结束，否则子进程不会结束。而fork()不存在这种情况。**