当子进程 fork 时，fork() 是如何工作的？

Question

我已经执行了一段代码。如下所示：

#include<stdio.h>

main() {
int i=0;
fork();
printf("The value of i is:%d\n",++i);
fork();
printf("The value of j is:%d\n",++i);
fork();
wait();
}

我得到以下输出：

The value of i is:1
The value of j is:2
The value of i is:1
The value of j is:2
The value of j is:2
pckoders@ubuntu:~$ The value of j is:2

谁能向我解释一下 fork() 和 wait() 函数在这里扮演什么角色？

Answer 1

该程序生成进程树。在每一个分叉处，这棵树都会分成两部分。如果你抓起一张纸，画出这棵树并不难；唯一困难的是由于使用了前缀 ++，因此无法正确获取 i 值。如果最后让每个进程睡眠几秒钟，您还可以使用pstree程序观察树。

然后，每个进程都运行 wait 系统调用，该调用 等待其任何一个子进程（进程树中的子节点）完成。

Answer 2

在第一个 fork() 之后，有两个进程（当前进程及其精确副本，即子进程），它们都打印 1。

这两个进程中的每一个都通过第二个 fork() 调用复制自身，并且有 4 个进程，每个进程他们打印了 2。

他们的输出以随机顺序出现，就像并行执行时一样。

Answer 3

分叉进程以类似树的方式创建子进程。将每个分叉视为二叉树的不同层。当您不发出 fork() 时，您的进程树只有一个根节点。当您发出单个分叉时() 那么你现在有一个有两层的二叉树，第一层将包含父进程，第二层将包含两个进程 - 父进程和子进程。

当你想找出手头有多少进程时，只需继续构建二进制/进程树并查看最后一层有多少个节点，最后一层只不过是进程/树的当前状态。等待函数使您的父进程等待子进程完成执行。在您不想要僵尸进程的应用程序中，您需要发出等待，否则这些僵尸进程将继续占用系统... 链接。

请记住，当您总是希望父级在子级之后完成时，等待也很有用。分叉并不总是给出相同的输出，顺序是混乱的，因此要始终获得相同的输出，请使用 wait()。要等待特定子进程，请使用 wait(pid)，其中 pid 是特定子进程的 pid，并且可以通过子进程空间内的 getpid 获取该 pid。

Answer 4

fork() 调用实际上是一个 fork。完成后，您将拥有两个具有精确堆栈的精确进程，并且所有描述符都引用相同的对象。您可以通过返回值来区分它们。对于子进程，fork() 返回 0，对于父进程 - 子进程 id。

所以

main() {
int i=0;
fork(); 
// at this point you are having 2 processes. stdout and stdin are basically just dupplicates.
//          (P)
//        /     \
//     (P)       (C)
//   prints1    prints 1
printf("The value of i is:%d\n",++i); // so 2 processes with print 1
fork();
// now you are having 4 processes( both parent and children forked)
//                   (P)
//                 /     \
//               /         \
//           (P)            (C)
//         /     \         /   \
//      (PP)     (PC)    (CP)  (CC)
//   prints 2  prints 2  prints 2  prints 2
printf("The value of j is:%d\n",++i);
fork();
// now 4 processes are forking. now you have 8 processes
//                                   (P)
//                                /       \
//                            /              \
//                         /                    \
//                   (P)                           (C)             
//                 /     \                       /     \           
//               /         \                   /         \          
//          (PP)           (PC)             (CP)          (CC) 
//         /     \        /     \          /    \       /     \        
//     (PPP)    (PPC)  (PCP)   (PCC)   (CPP)   (CPC)  (CCP)  (CCC)   

wait();
}