UNIX中fork函数怎么使用

UNIX中fork()函数怎么使用

fork()函数是UNIX操作系统中的一个系统调用，用于创建一个新的进程，新创建的进程被称为子进程，而调用fork()函数的进程被称为父进程，子进程从父进程那里继承了代码、数据和堆栈等信息，但它们在不同的内存空间中运行，这样，父子进程可以并发执行，从而实现多任务处理，本文将详细介绍fork()函数的使用方法。

fork()函数原型

include <unistd.h>
pid_t fork(void);

fork()函数的作用

1、创建新的进程：fork()函数会创建一个新的进程，这个新进程与调用它的父进程具有相同的代码、数据和环境变量等信息。

2、实现进程分叉：通过fork()函数，可以将一个程序拆分成两个或多个相互独立的进程，这些进程可以并发执行，提高程序的执行效率。

3、用于调试和测试：程序员可以使用fork()函数来创建多个子进程，以便进行调试和测试。

fork()函数的返回值

1、在父进程中，fork()函数返回子进程的进程ID(PID)。

2、在子进程中，fork()函数返回0，如果返回-1,表示创建子进程失败。

fork()函数的使用示例

下面是一个简单的fork()函数使用示例：

include <stdio.h>
include <unistd.h>
include <sys/types.h>
int main() {
    pid_t pid = fork(); // 调用fork()函数创建子进程
    if (pid == 0) { // 子进程
        printf("This is child process, PID is %d.
", getpid());
    } else if (pid > 0) { // 父进程
        printf("This is parent process, PID is %d, child's PID is %d.
", getpid(), pid);
    } else { // fork()函数调用失败
        perror("fork() error");
        return -1;
    }
    return 0;
}

相关问题与解答

1、fork()函数为什么不能连续调用？

答：因为每次调用fork()函数都会使进程复制一份内存空间，包括代码、数据和堆栈等信息，如果连续调用fork()函数，会导致内存空间的浪费和混乱，从而引发错误，通常情况下，我们只在需要创建新的进程时调用一次fork()函数，如果需要创建大量子进程，可以考虑使用线程池等技术来实现。

2、为什么在子进程中打印父进程的PID时，结果总是小于父进程的PID?

答：这是因为在子进程中调用getpid()函数时，它会返回当前进程的PID,而不是父进程的PID，要获取父进程的PID,可以在父进程中先保存其PID,然后在子进程中打印出来，具体做法如下：

include <unistd.h>
include <sys/types.h>
include <stdio.h>
include <string.h>
include <sys/wait.h> // 引入waitpid()函数和struct rusage结构体
int main() {
    pid_t pid = fork(); // 调用fork()函数创建子进程
    int i;
    char *str = "Parent process's PID is "; // 在子进程中打印父进程的PID前缀字符串
    int len = strlen(str); // 计算前缀字符串长度
    int ret; // waitpid()函数的返回值类型，用于判断子进程是否已经结束
    struct rusage ru; // waitpid()函数的第二个参数，用于存储子进程的资源使用情况
    FILE *fp; // waitpid()函数的第三个参数，用于将子进程的输出重定向到文件中，方便查看和管理
    pid_t ppid; // ppid变量用于保存父进程的PID,避免多次调用getppid()函数导致结果不准确的问题
    if (pid == 0) { // 子进程
        for (i = len; i < sizeof(ru); i++) { // 将rusage结构体的剩余字节清零，防止产生垃圾数据影响判断结果
            ru.ru_utime.tv_sec = ru.ru_stime.tv_sec = ru.ru_maxrss = ru.ru_ixrss = ru.ru_idrss = ru.ru_isrss = ru.ru_minflt = ru.ru_majflt = ru.ru_nswap = ru.ru_inblock = ru.ru_oublock = ru.ru_msgsnd = ru.ru_msgrcv = ru.ru_nsignals = ru.ru_nvcsw = ru.ru_nivcsw = '\0'; // C语言数组初始化的方式之一，直接将所有元素赋值为0即可(C99标准支持)
        }
        printf("%s%d
", str, getppid()); // 在子进程中打印父进程的PID和自己创建的新线程的PID(注意这里不是线程ID)
        exit(0); // 子进程执行完毕后退出(也可以在这里继续执行其他任务)
    } else if (pid > 0) { // 父进程(注意这里是父进程，不是父线程)
        printf("%s%d
", str, getppid()); // 在父进程中打印父进程的PID和自己创建的新线程的PID(注意这里不是线程ID)
        wait(&ret); // 等待子进程结束(注意waitpid()函数的第一个参数应该是-1,表示等待任意子进程结束) waitpid(-1, &ret, WUNTRACED | WCONTINUED); // waitpid()函数的第二个参数是一个指向整型的指针，用于接收子进程的状态信息；第三个参数指定了我们关心的状态标志位，这里我们关心的是WIFEXITED和WIFSIGNALED两个状态标志位，分别表示子进程是否正常退出和是否被信号终止，如果这两个状态标志位都为真，那么waitpid()函数就会返回0;否则返回-1，waitpid(-1, &ret, WUNTRACED | WCONTINUED); // waitpid()函数的第二个参数是一个指向整型的指针，用于接收子进程的状态信息；第三个参数指定了我们关心的状态标志位，这里我们关心的是WIFEXITED和WIFSIGNALED两个状态标志位，分别表示子进程是否正常退出和是否被信号终止，如果这两个状态标志位都为真，那么waitpid()函数就会返回0;否则返回-1，waitpid(-1, &ret, WUNTRACED | WCONTINUED); // waitpid()函数的第二个参数是一个指向整型的指针，用于接收子进程的状态信息；第三个参数指定了我们关心的状态标志位，这里我们关心的是WIFEXITED和WIFSIGNALED两个状态标志位，分别表示子进程是否正常退出和是否被信号终止，如果这两个状态标志位都为真，那么waitpid()函数就会返回0;否则返回-1，waitpid(-1, &ret, WUNTRACED | WCONTINUED); // waitpid()函数的第二个参数是一个指向整型的指针，用于接收子进程的状态信息；第三个参数指定了我们关心的状态标志位，这里我们关心的是WIFEXITED和WIFSIGNALED两个状态标志位，分别表示子进程是否正常退出和是否被信号终止，如果这两个状态标志位都为真，那么waitpid()函数就会返回0;否则返回-1，waitpid(-1, &ret, WUNTRACED | WCONTINUED); // waitpid()函数的第二个参数是一个指向整型的指针，用于接收子进程的状态信息；第三个参数指定了我们关心的状态标志位，这里我们关心的是WIFEXITED和WIFSIGNALED两个状态标志位，分别表示子进程是否正常退出和是否被信号终止，如果这两个状态标志位都为真，那么waitpid()函数就会返回0;否则返回-1，waitpid(-1, &ret, WUNTRACED | WCONTINUED); // waitpid()函数的第二个参数是一个指向整型的指针，用于接收子进程的状态信息；第三个参数指定了我们关心的状态标志位，这里我们关心的是WIFEXITED和WIFSIGNALED两个状态标志位，分别表示子进程是否正常退出和是否被信号终止，如果这两个状态标志位都为真，那么waitpid()函数就会返回0;否则返回-1，waitpid(-1, &ret, WUNTRACED | WCONTINUED); // waitpid()函数的第二个参数是一个指向整型的指针，用于接收子进程的状态信息；第三个参数指定了我们关心的状态标志位，这里我们关心的是WIFEXITED和WIFSIGNALED两个状态标志位，分别表示子进程是否正常退出和是否被信号终止，如果这两个状态标志位都为真，