C 语言中的 fork() ?无法理解源代码

文卡特什·乔汉

源代码 :

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
 
int main() {
  if(fork() == 0)
    if(fork())
      printf("Hello world!!\n");
  exit(0);
}

输出 :
┌──(kali㉿kali)-[~/桌面/系统]
└─$ ./a.out

你好,世界!!


任何人都可以向我解释程序的流程吗?我知道 fork() 的作用,但我无法理解这个源代码。除了说它只是一个副本之外,任何人都可以分享调用 fork() 时究竟发生了什么。

德基拉

fork()是系统调用。这意味着它是由底层操作系统(在这种情况下,很可能是 Linux 内核)提供给用户的本机库的一部分。

Linux 下的进程以树状结构组织,每个进程都有一个父进程(除了根init进程,称为),每个进程都可能有子进程。每个进程也由 PID 唯一标识,实际上只是一个数字。

假设您启动进程 100,它执行您提供的代码。运行时,处理 100 个调用fork()发生的情况如下:

  • 内核产生一个新进程,比如 PID 200,其父进程是进程 100。这包括分配一个全新的私有内存区域供新进程使用,因为它不会与其父进程共享任何内存。父内存被复制到新分配的子内存中。
  • 子进程进程200恰好在fork()调用之后开始执行,其返回值为0fork()返回0表示作为新产生的进程的一部分继续执行。
  • 进程 100,即父进程,也恰好在fork()调用之后恢复执行但是在这个过程中,fork()会一直返回200fork()返回非零值表示作为父进程的一部分继续执行,返回值是新子进程的PID。

在任何实际情况下,PID 不会是 100 或 200,但这是一个粗略的想法。无论如何,让我们继续这个想法,让我们也重写您的代码,如下所示:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
 
int main()
{
    int forkValue1 = fork();
    if(forkValue1 == 0)
    {
        int forkValue2 = fork();
        if(forkValue2)
        {
            printf("Hello world!!\n");
        }
    }
    exit(0);
}

现在让我们按指令逐条分解它在运行时的作用,假设您的代码再次由进程 100 运行。


过程 100:

int forkValue1 = fork();
  • fork()叫做!进程 200 由内核产生。
  • 200,子进程的PID,由fork()into返回forkValue1,因为我们在父进程中,首先发出调用的那个进程fork()
if(forkValue1 == 0)
  • 由于forkValue1是 200,条件评估为假,并且跳过整个块。
exit(0);
  • 进程 100 干净地退出。

现在从进程 200 的角度来看会发生什么?

  • 当进程 100 调用 时,内核会生成进程 200 fork()执行在发起fork()调用之后立即开始,在这种情况下返回 0,因为我们在子进程中。该值进入forkValue1.
if(forkValue1 == 0)
  • 由于forkValue1是 0,条件评估为真,并且块被执行。
int forkValue2 = fork();
  • fork()叫做!进程 300 由内核产生。
  • 300,子进程的PID,由fork()into返回forkValue2,因为我们在父进程中,首先发出调用的那个进程fork()
if(forkValue2)
  • 这真正意味着“如果forkValue2非零”。由于forkValue2是 300,条件评估为真,并且块被执行。
printf("Hello world!!\n");
  • 进程 200 将“Hello world!!\n”打印到标准输出。
exit(0);
  • 进程200干净地退出。

最后,让我们看看流程 300 是如何进行的

  • 进程 300 在进程 200 调用时由内核产生fork()执行在发起fork()调用之后立即开始,在这种情况下返回 0,因为我们在子进程中。该值进入forkValue2.
if(forkValue2)
  • forkValue2 为 0,因此条件评估为假,并跳过该块。
exit(0);
  • 进程 300 干净地退出。

这里的关键要点是,从系统的角度来看,这些进程基本上是重复的,它们执行流程的唯一区别是,其中一个fork()将返回 0,而对于另一个,它将返回其他内容.
这导致了 Linux 编程中一个非常常见的习语:

if (fork() == 0)
{
    /* Code for the newly spawned child process */
}
else
{
    /* Code for the parent process */
}

有关其他信息,请参阅此问题

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