举例讲解C语言的fork()函数创建子进程的用法

先来看这样一个例子，利用fork调用execlp()函数来在Linux下实现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();
 //报错处理
 if(result==-1)
 {
  printf("Fork Error\n");
 }
 //son
 else if(result==0)
 {//调用execlp()函数，相当于"ps -ef"
 if((result=execlp("ps","ps",NULL))<0);      
    printf("son\n");
 }
 //father
    else 
 {
 if((result=execlp("ls","ls",NULL))<0);  
       printf("father\n");
 }
}

一般来讲, 我们编写1个普通的c程序, 运行这个程序直到程序结束, 系统只会分配1个pid给这个程序, 也就就说, 系统里只会有一条关于这个程序的进程.
但是执行了fork() 这个函数就不同了.
fork 这个英文单词在英文里是"分叉"意思, fork() 这个函数作用也很符合这个意思. 它的作用是复制当前进程(包括进程在内存里的堆栈数据)为1个新的镜像. 然后这个新的镜像和旧的进程同时执行下去. 相当于本来1个进程, 遇到fork() 函数后就分叉成两个进程同时执行了. 而且这两个进程是互不影响
参考下面这个小程序:

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; 
}

在这个函数里, 共有两条printf语句, 但是执行执行时则打出了3行信息. 如下图:

为什么呢, 因为fork()函数将这个程序分叉了啊, 见下面的图解:

可以见到程序在fork()函数执行时都只有1条主进程, 所以 step 1 会被打印输出1次.
执行 fork()函数后, 程序分叉成为了两个进程, 1个是原来的主进程, 另1个是新的子进程, 它们都会执行fork() 函数后面的代码, 所以 step2 会被两条进程分别打印输出各一次, 屏幕上就总共3条printf 语句了!
可以见到这个函数最后面我用了 scanf()函数来防止程序退出, 这时查看系统的进程, 就会发现两个相同名字的进程:

如上图, pid 8808 那个就是主进程了, 而 pid 8809那个就是子进程啊, 因为它的parent pid是 8808啊!
需要注意的是, 假如没有做特殊处理, 子进程会一直存在, 即使fork_3()函数被调用完成, 子进程会和主程序一样,返回调用fork_3() 函数的上一级函数继续执行, 直到整个程序退出.
可以看出, 假如fork_3() 被执行2次, 主程序就会分叉两次, 最终变成4个进程, 是不是有点危险. 所以上面所谓的特殊处理很重要啊!

区别分主程序和子程序
实际应用中, 单纯让程序分叉意义不大, 我们新增一个子程序, 很可能是为了让子进程单独执行一段代码. 实现与主进程不同的功能.
要实现上面所说的功能, 实际上就是让子进程和主进程执行不同的代码啊.
所以fork() 实际上有返回值, 而且在两条进程中的返回值是不同的, 在主进程里 fork()函数会返回主进程的pid, 而在子进程里会返回0! 所以我们可以根据fork() 的返回值来判断进程到底是哪个进程, 就可以利用if 语句来执行不同的代码了!
如下面这个小程序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"); 
}

我对fork() 函数的返回值进行了判断, 如果返回值是0, 我就让认为它是子进程, 否则是主程序. 那么我就可以让这两条进程输出不同的信息了.
输出信息如下图:

可以见到子程序和主程序分别输出了8条不同的信息, 但是它们并不是规则交替输出的, 因为它们两条进程是互相平行影响的, 谁的手快就在屏幕上先输出, 每次运行的结果都有可能不同哦.
下面是图解:

由图解知两条进程都对fork()返回值执行判断, 在if 判断语句中分别执行各自的代码. 但是if判断完成后, 还是会回各自执行接下来的代码. 所以 step2 还是输出了2次.

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