舉例講解C語言的fork()函數創建子進程的用法

先來看這樣一個例子，利用fork調用execlp()函數來在linux下實現ps或ls命令：

#include "sys/types.h"
#include "unistd.h"
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"

int main()
{
 pid_t result;
 result=fork();
 //報錯處理
 if(result==-1)
 {
  printf("Fork Error\n");
 }
 //son
 else if(result==0)
 {//調用execlp()函數，相當於"ps -ef"
 if((result=execlp("ps","ps",NULL))<0);      
    printf("son\n");
 }
 //father
    else 
 {
 if((result=execlp("ls","ls",NULL))<0);  
       printf("father\n");
 }
}

一般來講, 我們編寫1個普通的c程序, 運行這個程序直到程序結束, 系統只會分配1個pid給這個程序, 也就就說, 系統裏只會有一條關於這個程序的進程.
但是執行了fork() 這個函數就不同了.
fork 這個英文單詞在英文裏是"分叉"意思, fork() 這個函數作用也很符合這個意思. 它的作用是復制當前進程(包括進程在內存裏的堆棧數據)為1個新的鏡像. 然後這個新的鏡像和舊的進程同時執行下去. 相當於本來1個進程, 遇到fork() 函數後就分叉成兩個進程同時執行了. 而且這兩個進程是互不影響
參考下面這個小程序:

int fork_3(){ 
  printf("it's the main process step 1!!\n\n"); 
 
  fork(); 
 
  printf("step2 after fork() !!\n\n"); 
 
  int i; scanf("%d",&i);  //prevent exiting 
  return 0; 
}

在這個函數裏, 共有兩條printf語句, 但是執行執行時則打出了3行信息. 如下圖:

2016622162533778.png (246×100)

為什麽呢, 因為fork()函數將這個程序分叉了啊, 見下面的圖解:

2016622162600978.png (796×291)

可以見到程序在fork()函數執行時都只有1條主進程, 所以 step 1 會被打印輸出1次.
執行 fork()函數後, 程序分叉成為了兩個進程, 1個是原來的主進程, 另1個是新的子進程, 它們都會執行fork() 函數後面的代碼, 所以 step2 會被兩條進程分別打印輸出各一次, 屏幕上就總共3條printf 語句了!
可以見到這個函數最後面我用了 scanf()函數來防止程序退出, 這時查看系統的進程, 就會發現兩個相同名字的進程:

2016622162622859.png (574×62)

如上圖, pid 8808 那個就是主進程了, 而 pid 8809那個就是子進程啊, 因為它的parent pid是 8808啊!
需要註意的是, 假如沒有做特殊處理, 子進程會一直存在, 即使fork_3()函數被調用完成, 子進程會和主程序一樣,返回調用fork_3() 函數的上一級函數繼續執行, 直到整個程序退出.
可以看出, 假如fork_3() 被執行2次, 主程序就會分叉兩次, 最終變成4個進程, 是不是有點危險. 所以上面所謂的特殊處理很重要啊!

區別分主程序和子程序
實際應用中, 單純讓程序分叉意義不大, 我們新增一個子程序, 很可能是為了讓子進程單獨執行一段代碼. 實現與主進程不同的功能.
要實現上面所說的功能, 實際上就是讓子進程和主進程執行不同的代碼啊.
所以fork() 實際上有返回值, 而且在兩條進程中的返回值是不同的, 在主進程裏 fork()函數會返回主進程的pid, 而在子進程裏會返回0! 所以我們可以根據fork() 的返回值來判斷進程到底是哪個進程, 就可以利用if 語句來執行不同的代碼了!
如下面這個小程序fork_1():

int fork_1(){ 
  int childpid; 
  int i; 
 
  if (fork() == 0){ 
    //child process 
    for (i=1; i<=8; i++){ 
      printf("This is child process\n"); 
    } 
  }else{ 
    //parent process 
    for(i=1; i<=8; i++){ 
      printf("This is parent process\n"); 
    } 
  } 
 
  printf("step2 after fork() !!\n\n"); 
}

我對fork() 函數的返回值進行了判斷, 如果返回值是0, 我就讓認為它是子進程, 否則是主程序. 那麽我就可以讓這兩條進程輸出不同的信息了.
輸出信息如下圖:

2016622162641880.jpg (720×337)

可以見到子程序和主程序分別輸出了8條不同的信息, 但是它們並不是規則交替輸出的, 因為它們兩條進程是互相平行影響的, 誰的手快就在屏幕上先輸出, 每次運行的結果都有可能不同哦.
下面是圖解:

2016622162704009.png (1024×384)

由圖解知兩條進程都對fork()返回值執行判斷, 在if 判斷語句中分別執行各自的代碼. 但是if判斷完成後, 還是會回各自執行接下來的代碼. 所以 step2 還是輸出了2次.

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