一，进程复制（或产生）

使用fork函数得到的子进程从父进程的继承了整个进程的地址空间，包括：进程上下文、进程堆栈、内存信息、打开的文件描述符、信号控制设置、进程优先级、进程组号、当前工作目录、根目录、资源限制、控制终端等。

子进程与父进程的区别在于：

1、父进程设置的锁，子进程不继承（因为如果是排它锁，被继承的话，矛盾了）

2、各自的进程ID和父进程ID不同

3、子进程的未决告警被清除；

4、子进程的未决信号集设置为空集。

二，fork系统调用

包含头文件 <sys/types.h> 和 <unistd.h>

函数功能:创建一个子进程

函数原型

pid_t fork(void); //一次调用两次返回值，是在各自的地址空间返回，意味着现在有两个基本一样的进程在执行

参数：无参数。

返回值:

如果成功创建一个子进程，对于父进程来说返回子进程ID

如果成功创建一个子进程，对于子进程来说返回值为0

如果为-1表示创建失败

流程图：

父进程调用fork（）系统调用，然后陷入内核，进行进程复制，如果成功：

1，则对调用进程即父进程来说返回值为刚产生的子进程pid，因为进程PCB没有子进程信息，父进程只能通过这样获得。

2，对子进程（刚产生的新进程），则返回0，

这时就有两个进程在接着向下执行

如果失败，则返回0，调用进程继续向下执行

注：fork英文意思：分支，fork系统调用复制产生的子进程与父进程（调用进程）基本一样：代码段+数据段+堆栈段+PCB，当前的运行环境基本一样，所以子进程在fork之后开始向下执行，而不会从头开始执行。

示例程序：

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#define ERR_EXIT(m) \

do\

{\

perror(m);\

exit(EXIT_FAILURE);\

}\

while (0)\

int main(void)

{

pid_t pid;

printf("before calling fork,calling process pid = %d\n",getpid());

pid = fork();

if(pid == -1)

ERR_EXIT("fork error");

if(pid == 0){

printf("this is child process and child's pid = %d,parent's pid = %d\n",getpid(),getppid());

}

if(pid > 0){

//sleep(1);

printf("this is parent process and pid =%d ,child's pid = %d\n",getpid(),pid);

}

return 0;

}

运行结果：

当没给父进程没加sleep时，由于父进程先执行完，子进程成了孤儿进程，系统将其托孤给了1（init）进程，

所以ppid =1。

当加上sleep后，子进程先执行完：

这次可以正确看到想要的结果。

三，孤儿进程、僵尸进程

fork系统调用之后，父子进程将交替执行，执行顺序不定。

如果父进程先退出，子进程还没退出那么子进程的父进程将变为init进程（托孤给了init进程）。（注：任何一个进程都必须有父进程）

如果子进程先退出，父进程还没退出，那么子进程必须等到父进程捕获到了子进程的退出状态才真正结束，否则这个时候子进程就成为僵进程（僵尸进程：只保留一些退出信息供父进程查询）

示例：

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#define ERR_EXIT(m) \

do\

{\

perror(m);\

exit(EXIT_FAILURE);\

}\

while (0)\

int main(void)

{

pid_t pid;

printf("before calling fork,calling process pid = %d\n",getpid());

pid = fork();

if(pid == -1)

ERR_EXIT("fork error");

if(pid == 0){

printf("this is child process and child's pid = %d,parent's pid = %d\n",getpid(),getppid());

}

if(pid > 0){

sleep(100);

printf("this is parent process and pid =%d ,child's pid = %d\n",getpid(),pid);

}

return 0;

}

以上程序跟前面那个基本一致，就是让父进程睡眠100秒，好让子进程先退出

运行结果：

从上可以看到，子进程先退出，但进程列表中还可以查看到子进程，[a.out] <defunct>，死的意思，即僵尸进程，如果系统中存在过多的僵尸进程，将会使得新的进程不能产生。

四，写时复制

linux系统为了提高系统性能和资源利用率，在fork出一个新进程时，系统并没有真正复制一个副本。

如果多个进程要读取它们自己的那部分资源的副本，那么复制是不必要的。

每个进程只要保存一个指向这个资源的指针就可以了。

如果一个进程要修改自己的那份资源的“副本”，那么就会复制那份资源。这就是写时复制的含义

fork 和vfork：

在fork还没实现copy on write之前。Unix设计者很关心fork之后立刻执行exec所造成的地址空间浪费，所以引入了vfork系统调用。

vfork有个限制，子进程必须立刻执行_exit或者exec函数。

即使fork实现了copy on write，效率也没有vfork高，但是我们不推荐使用vfork，因为几乎每一个vfork的实现，都或多或少存在一定的问题

五,fork之后父子进程共享文件：

fork产生的子进程与父进程相同的文件文件描述符指向相同的文件表，引用计数增加，共享文件文件偏移指针

示例程序：

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <fcntl.h>

#define ERR_EXIT(m) \

do\

{\

perror(m);\

exit(EXIT_FAILURE);\

}\

while (0)\

int main(void)

{

pid_t pid;

int fd;

fd = open("test.txt",O_WRONLY);

if(fd == -1)

ERR_EXIT("OPEN ERROR");

pid = fork();

if(pid == -1)

ERR_EXIT("fork error");

if(pid == 0){

write(fd,"child",5);

}

if(pid > 0){

//sleep(1);

write(fd,"parent",6);

}

return 0;

}

运行结果：

可知父子进程共享文件偏移指针，父进程写完后文件偏移到parent后子进程开始接着写。

五，僵尸进程

当一个子进程先于父进程结束运行时，它与其父进程之间的关联还会保持到父进程也正常地结束运行，或者父进程调用了wait才告终止。

子进程退出时，内核将子进程置为僵尸状态，这个进程称为僵尸进程，它只保留最小的一些内核数据结构，以便父进程查询子进程的退出状态。

进程表中代表子进程的数据项是不会立刻释放的，虽然不再活跃了，可子进程还停留在系统里，因为它的退出码还需要保存起来以备父进程中后续的wait调用使用。它将称为一个“僵进程”。

六，如何避免僵尸进程

调用wait或者waitpid函数查询子进程退出状态，此方法父进程会被挂起。

如果不想让父进程挂起，可以在父进程中加入一条语句：signal(SIGCHLD,SIG_IGN);表示父进程忽略SIGCHLD信号，该信号是子进程退出的时候向父进程发送的。

七，SIGCHLD信号

当子进程退出的时候，内核会向父进程发送SIGCHLD信号，子进程的退出是个异步事件（子进程可以在父进程运行的任何时刻终止）

如果不想让子进程编程僵尸进程可在父进程中加入：signal(SIGCHLD,SIG_IGN);

如果将此信号的处理方式设为忽略，可让内核把僵尸子进程转交给init进程去处理，省去了大量僵尸进程占用系统资源。

示例：

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <signal.h>

#include <stdlib.h>

int main(void)

{

pid_t pid;

if(signal(SIGCHLD,SIG_IGN) == SIG_ERR)

{

perror("signal error");

exit(EXIT_FAILURE);

}

pid = fork();

if(pid == -1)

{

perror("fork error");

exit(EXIT_FAILURE);

}

if(pid == 0)

{

printf("this is child process\n");

exit(0);

}

if(pid > 0)

{

sleep(100);

printf("this is parent process\n");

}

return 0;

}

查看运行结果可知，虽然子进程先退出了，但进程表中已经不存在子进程的僵尸状态

八，wait()函数

#include <sys/types.h>

#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

进程一旦调用了wait，就立即阻塞自己，由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出，如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程，wait就会收集这个子进程的信息，并把它彻底销毁后返回；如果没有找到这样一个子进程，wait就会一直阻塞在这里，直到有一个出现为止。

参数status用来保存被收集进程退出时的一些状态，它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何死掉的毫不在意，只想把这个僵尸进程消灭掉，（事实上绝大多数情况下，我们都会这样想），我们就可以设定这个参数为NULL，就象下面这样：

pid = wait(NULL);

如果成功，wait会返回被收集的子进程的进程ID，如果调用进程没有子进程，调用就会失败，此时wait返回-1，同时errno被置为ECHILD。

wait系统调用会使父进程暂停执行，直到它的一个子进程结束为止。

返回的是子进程的PID，它通常是结束的子进程

状态信息允许父进程判定子进程的退出状态，即从子进程的main函数返回的值或子进程中exit语句的退出码。

如果status不是一个空指针，状态信息将被写入它指向的位置

发布时间: 9年前【Linux】121人已围观【返回】【回到顶端】

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