Linux中的fork函數

操作系統實驗二

fork函數

作用

fork函數將運行着的程序分成2個（幾乎）完全一樣的進程，每個進程都啟動一個從代碼的同一位置開始執行的線程

返回值

• 負值：創建子進程失敗。
• 零：返回到新創建的子進程。
• 正值：返回父進程或調用者。該值包含新創建的子進程的進程ID
  

用法

pid_t pid=fork();如果創建成功，會有兩個進程：父進程和子進程，fork在這兩個進程中分別返回，就是返回兩次且返回值不同。

一段程序

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

int main()
{ 
  int pid1, pid2;
  printf("I am father %d! My father is %d.\n", getpid(), getppid());
  if ((pid1 = fork())<0) //fork return value < 0 , create failed
  {
    printf("Child1 fail create!\n");
    return 1;
  }
  else if (pid1 == 0)  //fork return value = 0, son is running
  {
    printf("I am son %d! My father is %d. \n", getpid(), getppid());
    return 0;
  }
  if ((pid2 = fork())<0)
  {
    printf("Child2 fail create!\n");
    return 0;
  }
  else if (pid2 == 0)
  {
    printf("I am daughter %d! My father is %d.\n", getpid(), getppid());
    return 0;
  }
}

編譯運行

gcc fork.c -o fork
./fork

運行結果

分析： 首先是父進程，打印了它的身份和進程號，還有它的父進程號
在第一個if語句中創建了子進程，子進程創建成功，返回值是0，執行第一個else if，打印身份是子進程和它的進程號和父進程號。
父進程的fork返回值是子進程號大於0，不滿足第一個條件，順序往下執行，在第二個if里創建了一個進程。
子進程創建成功，返回值是0，執行else if，打印身份、進程號和父進程號。
daughter進程的父進程號時884，是因為父進程已經運行結束了，daughter進程找不到原來的父進程，變成了孤兒進程，被其他進程收養了。

分析： 有時daughter進程和son進程順序不一樣是因為父進程比son進程執行的快，先創建了daughter進程，daughter進程先進行了打印。
打印在命令行上的原因：
處理父進程、son進程、daughter進程，還有一個shell進程，shell進程就是用戶和linux交互的進程，用於解析輸入的命令行。這四個進程都要搶占屏幕這個資源，如果被shell先搶占了，就會出現命令行，其他進程輸出就會在命令行上了。（不知道理解的對不對。。。）

孤兒進程

父進程運行結束后，它創建的子進程還在運行，這些子進程就會成為孤兒進程。
避免出現孤兒進程： 在父進程運行最后加上sleep(1)，父進程不會運行那么快，保證子進程先退出。

lockf函數

參考：https://blog.csdn.net/qq_24421591/article/details/49104455

用處

實現資源的互斥訪問

例子

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

int main(){
    int pid1, pid2;
    pid1=fork();
    if(pid1 == 0)
    {
        for(int i = 0; i < 5; i ++ )
        {
            lockf(1,1,0); 	//加鎖
            printf("I am son %d\n",i);
            lockf(1,0,0); //解鎖
            sleep(3); //等待3s
        }
    }
    else
    {
        pid2=fork();
        if(pid2 == 0)
        {
            for(int i = 0; i < 5; i ++ )
            {
                lockf(1,1,0);
                printf("I am daughter %d\n",i);
                lockf(1,0,0);
                sleep(3);
            }
        }
        else
        {
            printf("I am father\n");
        }
    }
	return 0;
}

分析： 臨界資源是屏幕，son進程和daughter進程會交替打印，是因為在循環中打印過后，會等待3s，在等待的時間里，另一個進程就是搶占資源，進行打印。
對比
將sleep(1)放在解鎖之前，這樣即使進程在sleep，其他進程也沒有機會搶占資源。