技術標籤：Linux作業系統

Linux學習筆記————程序 fork() 和 pid

fork呼叫的一個奇妙之處就是它僅僅被呼叫一次，卻能夠返回兩次，它可能有三種不同的返回值：
1）在父程序中，fork返回新建立子程序的程序ID；
2）在子程序中，fork返回0；
3）如果出現錯誤，fork返回一個負值；

建立新程序成功後，系統中出現兩個基本完全相同的程序，這兩個程序執行沒有固定的先後順序，哪個程序先執行要看系統的程序排程策略。此時，兩個程序都從fork開始往下執行，只是pid不同。
有人可能疑惑為什麼不是從#include處開始複製程式碼的？

看下圖：

  上圖表示一個含有fork的程式，而fork語句可以看成將程式切為A、B兩個部分。然後整個程式會如下執行：

  step1、設由shell直接執行程式，生成了程序P。P執行完Part. A的所有程式碼。

  step2、當執行到pid = fork();時，P啟動一個程序Q，Q是P的子程序，和P是同一個程式的程序。Q繼承P的所有變數、環境變數、程式計數器的當前值。

  step3、在P程序中，fork()將Q的PID返回給變數pid，並繼續執行Part. B的程式碼。

  step4、在程序Q中，將0賦給pid，並繼續執行Part. B的程式碼。

  這裡有三個點非常關鍵:

  1、P執行了所有程式，而Q只執行了Part. B，即fork()後面的程式。（這是因為Q繼承了P的PC-程式計數器）

  2、Q繼承了fork()語句執行時當前的環境，而不是程式的初始環境。

  3、P中fork()語句啟動子程序Q，並將Q的PID返回，而Q中的fork()語句不啟動新程序，僅將0返回。
 

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

main () 
{ 
         pid_t pid; 
         printf("hello!\n");  
         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());

         printf("bye!\n");
} 

這裡可以看出parent process執行了printf(“hello!\n”); 而child process 沒有執行printf(“hello!\n”);

有一個讓人很迷惑的例子：

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


main () 
{ 
         pid_t pid; 
         printf("fork!");    //printf("fork!\n")

         pid=fork(); 

         if (pid < 0) 
                 printf("error in fork!\n"); 
         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());
} 

此時列印輸出了兩個fork！這不免讓人以為是child process從#include處開始執行，所以也執行了printf(“fork!”); 語句。

其實不然，出現這種問題的原因在於：

這就跟Printf的緩衝機制有關了,printf某些內容時,作業系統僅僅是把該內容放到了stdout的緩衝佇列裡了,並沒有實際的寫到螢幕上 。但是,只要看到有\n, 則會立即重新整理stdout,因此就馬上能夠列印了.

mian函式(parent process)運行了printf(“fork!”) 後, "fork!“僅僅被放到了緩衝裡,再執行到fork時,緩衝裡面的 AAAAAA 被子程序(child process)繼承了,因此在子程序度stdout緩衝裡面就也有了"fork!”。所以,你最終看到的會是 “fork!” 被printf了2次!!!
而mian函式(parent process)執行 printf(“fork!\n”)後,“fork!” 被立即列印到了螢幕上,之後fork到的子程序(child process)裡的stdout緩衝裡不會有"fork!“內容 因此你看到的結果會是"fork!” 被printf了1次!!!