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创建进程的方式我们已经学习了一个#xff01;在我们运行指令(或者运行我们自己写的可执行程序)的时候不就是创建了一个进程嘛#xff1f;那个创建进程的方式称为指令级别的创建子进程#xff01; 那如果我们想要在代码中创建进程该怎么办呢#xff1f;
fork()
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创建进程的方式我们已经学习了一个在我们运行指令(或者运行我们自己写的可执行程序)的时候不就是创建了一个进程嘛那个创建进程的方式称为指令级别的创建子进程 那如果我们想要在代码中创建进程该怎么办呢
fork()
fork 函数的使用见见猪跑
这是一个系统调用函数我们可以使用 man 指令来查看函数的说明文档 介绍这个函数可以为调用这个函数的进程创建一个进程我们把这个新创建出来的进程叫做子进程调用这个函数的进程称为父进程 返回值如果成功创建子进程子进程的 PID 将被返回给父进程0 将被返回给子进程如果创建子进程失败-1 将返回给父进程错误码将被设置 好的我们不管这么多先来用一用
#includestdio.h
#includeunistd.h
#includesys/types.hint main()
{pid_t id fork();if(id 0) //子进程{while(1){printf(我是子进程, pid: %d, ppid: %d\n, getpid(), getppid());sleep(1);}}else if(id 0) //父进程{while(1){printf(我是父进程, pid: %d\n, getpid());sleep(1);}}else // 子进程创建失败{perror(fork():);}return 0;
}在上面的代码中我们创建了一个子进程让子进程循环打印自己的 pid 和 ppid让父进程循环打印自己的 pid 我们来验证一下通过 fork 函数创建出来的进程到底是不是调用该函数进程的子进程。 我们看到子进程的 ppid 是 4176994父进程的 pid 是4176994。说明我们的结论没有问题呢 看到这里你可能会有很多问题不着急我们一个一个来解决
问题一 为什么 fork 要给子进程返回 0给父进程返回子进程的 pid 你想啊一个进程只能调用一次 fork 函数嘛显然不是的我循环调用 fork 一百次那么父进程应该如何区分这么多的子进程呢那还不得靠返回值啦 因此fork 函数返回不同的值就是为了让父进程能够区分自己创建的子进程从而让不同的执行流执行不同的代码
问题二 fork 函数究竟在干什么干了什么 我们在进程的概念部分知道了进程 PCB (进程控制块 Linux 环境下叫 task_struct) 代码和数据。这也就意味着task_struct 中必然维护着指针信息能够通过 task_struct 找到进程的代码和数据因为 linux 操作系统对进程的管理本质上是对 task_struct 的管理。CPU 要执行进程的代码必须能通过 task_struct 找到进程的代码和数据 在 fork 创建子进程的时候操作系统首先为子进程创建 task_struct 结构体并初始化结构体中的属性但是在初始化指向子进程代码和数据的指针的时候应该怎么办呢因为子进程并没有自己的代码和数据哇那操作系统就说啦子进程不是父进程创建的嘛就让这个指针指向父进程的代码和数据吧 于是我们得出了一个重要的结论fork 之后父子进程的代码共享。
父进程为什么要创建子进程不就是想让子进程来帮忙的嘛因此为了让父子进程执行不同的代码就需要通过 fork 不同的返回值来实现
问题三 一个变量怎么会有不同的内容如何理解 在任何操作系统中进程在运行的时候具有独立性 其实根据常识也能证明你的电脑上同时运行着 QQ 和 微型这两个进程突然 QQ 这个进程挂掉了QQ 挂掉了会影响微信这个进程的运行嘛显然是不会的 在来看这张图我们说 fork 之后父子进程的代码和数据是共享的我们又说进程之间是互相独立的假设我们的子进程想要修改父进程中的数据怎么办呢这种操作会被允许嘛 我们先来写一个代码看看结论
#includestdio.h
#includeunistd.h
#includesys/types.hint g_val 100;int main()
{pid_t id fork();if(id 0) //子进程{int cnt 0;while(1){printf(我是子进程, g_val %d\n, g_val);cnt;if(cnt 3){printf(change g_val\n);g_val 200;}sleep(1);}}else if(id 0) //父进程{while(1){printf(我是父进程, g_val: %d\n, g_val);sleep(1);}}else // 子进程创建失败{perror(fork():);}return 0;
}在上面的代码中我们定义了一个全局变量 g_val 在父子进程中每隔一秒打印 g_val 的值。在子进程中 3 秒之后将 g_val 修改了我们观察父子进程打印 g_val 的结果有什么变化 我们看到在子进程中g_val 变成了 200父进程中 g_val 还是 100。这是为什么呢我们知道进程之间是具有独立性的因为数据可能会被修改这就注定了父子进程之间的数据是不能共享的 那怎么办呢在创建子进程的时候将父进程的数据拷贝一份给子进程这样做的确没有任何问题但是如果子进程都不对父进程的数据做修改这不就白白给子进程拷贝了一份数据嘛造成内存负担 于是操作系统说当子进程要修改父进程的数据时我再给你子进程拷贝数据吧这个行为被称为父子进程数据层面的写时拷贝。当操作系统检测到子进程要修改父进程的数据时会为子进程重新分配一块内存空间 因为代码不可能被修改父子进程代码共享并不影响进程之间的独立性
问题四 一个函数是如何做到返回两次的怎么理解 首先fork 是一个函数在这个函数中负责为调用他的进程创建子进程这个函数体的实现一定包含但不限于以下操作
创建子进程的 task_struct。填充 task_struct 的内容。父子进程指向相同的代码。修改子进程的状态。等等
当 fork 这个函数执行到 return 语句的时候此时子进程一定已经被创建出来了并且父子进程指向了相同的代码而 return 本身也是代码哇我们的代码pid_t id fork()return 的本质不就是在向 id 这个变量中写入吗 (return 返回时先把返回值写到 cpu 中的寄存器中最后再把寄存器中的值拷贝到你接收到的变量中)子进程此时要修改 id 中的内容是不是就得发生写时拷贝因此同一个 id 变量会有两个不同的值。
问题五 如果父子进程被创建好谁先运行 答案是不清楚谁先运行由调度器决定
问题六 同一个变量名存储不同的数据如何做到 这个问题仙子阿没打讲解我们等到学习进程地址空间的时候再说吧
