27-fork 函数与分身术

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-01-06 05:48 72阅读 0赞

初步体验进程的概念后，你也知道了你的 a.out 进程实际上是由终端 bash 进程创造出来的。那 bash 进程的父进程又是谁呢？如果你不断追溯下去，你就会发现，最终于那个进程就是 pid 为1 的 init 进程，而 init 进程，又是由一个 pid 为 0 的进程通过系统调用 fork 生成的，它也是**第一个**由 fork 函数创造出来的进程（linux 0.11 内核）。

fork 是本篇的重点，它是用户创建进程的唯一方法（万事都有特例，现阶段可忽略）。

# 1. fork 函数 #

fork 中文含义为“叉子”，这把叉子形状有点像中文的汉字“丫”，一个树干，两个分支。

如果你的 a.out 程序中有一个地方调用了 fork 函数，这时候你的 a.out 进程就会分出两条叉路，在这个分叉点，这两个进程几乎是“一毛一样”的。

## 1.1 学习分身咒语——fork ##

fork 函数恐怕是你到目前为止学习到的最简洁的函数了，它甚至连参数都没有：

pid_t fork(void);

这个函数神奇的地方在于，“一次调用两次返回”。这可能让你懵逼，那就举个例子让你明白。

有一天你学会了影分身术，念了一句咒语“急急如律令，分！”，一瞬间冒出了一个和你一模一样的人站在你身边。那个复制出来的你刚一出来就大喊“大家好，我是鸣人分身！”，同时你也大喊到“大家好，我是鸣人本体！”。

fork 函数就像那句咒语，而分身完成后，你和你的分身说的话，就相当于 fork 函数的返回值。

## 1.2 fork 函数的返回值 ##

fork 函数返回值是 pid\_t 类型，它就是通过 typedef 定义的一个 32 位的有符号整型数（32位 linux 系统）。不同的返回值，描述了进程的身份，到底是分身，还是本体？

*  >0>0 : 本体（调用 fork 的那个进程），这个值，是分身（子进程）的 id 号。
 *  =0=0：分身（子进程）
 *  =−1=−1：失败

# 2. 练习你的分身术 #

为了加深对 fork 的理解，具体看下面的例子。

## 2.1 实验代码 ##

*  代码

// myfork.c
    #include <unistd.h>
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    
    int main() {
      char buf[] = "Hello, I'm father\n";
      write(STDOUT_FILENO, buf, strlen(buf));
      printf("before fork\n");
    
      pid_t pid = fork();
    
    
      if (!pid) {
        printf("I'm child %d; my father is %d\n", getpid(), getppid());
        sleep(2);
      }
      else if(pid > 0) {
        printf("I'm father %d; my child is %d\n", getpid(), pid); 
        sleep(2);
      }
      else {
        perror("fork");
        return 1;
      }
      return 0;
    }

*  编译

$ gcc myfork.c -o myfork

*  运行

$ ./myfork

*  结果

Hello, I'm father
    before fork
    I'm father 4382; my child is 4383
    I'm child 4383; my father is 4382

## 2.2 结果分析 ##

myfork 程序在调用 fork 前，先通过 write 和 printf 函数打印了两句不同的字符串。接下来调用 fork，fork 返回的的值保存在 pid 这个变量里。

你始终要记住，fork 是影分身口语，是本体念出来的；**而返回值，是本体和分身都要念的**。如何判断谁是本体谁是分身，就看本体和分身念的是什么。

**在上面的代码里，返回值如果是 0 ，说明它是分身，是子进程，它不需要喊出自己的名字（对应于 pid），因为子进程可以通过 getpid 函数来知道自己的名字**。

**如果返回值大于 0，说明它是本体，因为本体需要知道自己分身的名字**。

**如果返回值等于 -1，很不幸，这次分身术失败。**