C fork 处理全局变量

Question

我不理解这个程序的输出：

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

int i = 0;

int main()
{
    while(i<3)
    {
        fork();

        printf("%d\n",i);
        ++i;
    }
}

输出是：

0
1
2
2
1
2
0
1
2
2
2
1
2
2

请有人告诉我应该如何解决这个问题，以便完全理解为什么我会得到这个输出？

Answer 1

Fork 将复制该进程。进程的独立副本。因此，如果在 fork 时全局变量包含 3，则进程的每个副本都会获得自己的 3。如果它们进行修改，则它们的修改是完全独立的。

Answer 2

将代码更改为这样，输出应该更有意义：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int i = 0;

int main()
{
    while (i < 3)
    {
        fork();
        printf("pid = %d, i = %d\n", getpid(), i);
        ++i;
    }
    return 0;
}

Answer 3

当您 fork() 时，将在当前状态下创建当前进程的完整副本。这意味着您的初始进程将创建三个位于 while 循环中间的新进程，其中每个进程的 i 分别为 0、1 和 2。它还会打印他自己的 i 值。

它的每个子级将通过打印其初始 i 值、递增和循环来继续从 fork() 调用开始的循环。这意味着子级 0 将打印 0、1 和 2，并生成两个新子级，其“初始”值为 i 1 和 2。子级 1 将打印 1 和 2，并再生成一个子级，i 的“初始”值为 2。子级 2 将打印 2 并离开循环。

如果继续这个推理，您将得出这样的结论：总共将打印两个 0、四个 1 和八个 2。但是，由于执行顺序取决于操作系统如何调度并发进程，因此您无法保证这些进程的打印顺序。

Answer 4

如果您想在进程内创建线程以进行并发编程，请尝试使用 pthreads。您想要的函数是 pthread_create 和 pthread_join 以便稍后进行整理。

像这样：

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


int i = 0;

void *threadFunc(void *arg) 
{
    printf("%d\n",i);
}

int main()
{
    int j = 0;  
    int returnValue = 0;
    pthread_t* myThread = (pthread_t*) calloc(3, sizeof(pthread_t));;

    while(i < 3)
    {

        returnValue = pthread_create(&myThread[i], NULL, threadFunc, NULL);
        printf("main thread: %d\n",i);
        i++;

    }


    for(j = 0; j < 3; j++)
    {
        pthread_join(myThread[j], NULL); 

    }

    return 0;
}

但也许不是，这取决于你的实际需要。

Answer 5

它类似于...

 1 (main) instance, i = 0(unforked)
 fork() > 2 instances, with i's = 0(forked), and 0(forked)
0 output from main instance, increments its i, 2 instances with i = 1u, 0f
 main instance forks, there's 3 instances with i's 1f, 1f, 0f
1 output from main instance, increments its i, 3 instances with i = 2u, 1f, 0f
 main instance forks, there's 4 instances with i's 2f, 2f, 1f, 0f
2 output from main instance, increments its i, 4 instances with i = 3u, 2f, 1f, 0f
 main instance then dies, 3 instances with i = 2f, 1f, 0f
2 output from next instance, increments its i, 3 instances with i = 3u, 1f, 0f
 next instance then dies, 2 instances with i = 1f, 0f
1 output from next instance, increments its i to 2, 2 instances with i = 2u, 0f

...等

但是，进程输出的顺序是不确定的，因此您可能不会每次都看到完全相同的输出，即使您这样做，也无法保证。

正如其他人所说，每个进程都有自己跟踪的全局“i”，其值只是分叉进程的 i 在分叉处的值。