Linux C++基础--fork()--1

    xiaoxiao2021-03-25  165

    这部分是在学习socket编程时遇到问题的解决办法,我在网上找到相关资料整理之后,写成博客。内容主要来自于博客Sodino的专栏。

    1.进程结构

     Linux下一个进程在内存里有三部分的数据,就是”代码段”、”堆栈段”和”数据段”。一般的CPU都有上述三种段寄存器,以方便操作系统的运行。这三个部分也是构成一个完整的执行序列的必要的部分。 “代码段”,顾名思义,就是存放了程序代码的数据,如果机器中有数个进程运行相同的一个程序,那么它们就可以使用相同的代码段。”堆栈段”存放的就是子程序的返回地址、子程序的参数以及程序的局部变量。而数据段则存放程序的全局变量,常数以及动态数据分配的数据空间(比如用malloc之类的函数取得的空间)。系统如果同时运行数个相同的程序,它们之间就不能使用同一个堆栈段和数据段。 有两个基本的操作用于创建和修改进程:函数fork()用来创建一个新的进程,该进程几乎是当前进程的一个完全拷贝,利用了父进程的代码段、堆栈段、数据段,当父子进程中对共有的数据段进行重新设值或调用不同方法时,才会导致数据段及堆栈段的不同;函数族exec()用来启动另外的进程以取代当前运行的进程,除了PID仍是原来的值外,代码段、堆栈段、数据段已经完全被改写了。

    2.fork()函数

    函数原型

    #include <unistd> pid_t fork(void);

    引文来自于博客hhktony 一个进程,包括代码、数据和分配给进程的资源。fork()函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程,也就是两个进程可以做完全相同的事,但如果初始参数或者传入的变量不同,两个进程也可以做不同的事。 一个进程调用fork()函数后,系统先给新的进程分配资源,例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中,只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

    #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> int main() { int flag = 0; pid_t pid = fork(); if(pid == -1) //失败 { perror("fork error"); exit(EXIT_FAILURE); } else if(pid == 0)//子进程 { int childpid = getpid(); int parentpid = getppid(); int count = 0; printf("子进程输出:父进程pid为:%d。子进程pid为%d\n",parentpid,childpid); flag = 123; printf("子进程输出:输出子类flag:%d。该地址为:%p\n",flag,&flag); while(1) { count ++; sleep(1); printf("子进程计数开始:%d\n",count); if(count >= 5) break; } } else//父进程,父进程中子进程pid与子进程中pid不同 { flag = 456; int mypid = getpid(); int count = 0; printf("父进程输出:父进程pid为:%d。子进程pid为%d\n",mypid,pid); printf("父进程输出:输出子类flag:%d。该地址为:%p\n",flag,&flag); while(1) { count ++; sleep(1); printf("父进程计数开始:%d\n",count); if(count >= 2) break; } } printf("最后的flag为:%d\n",flag); return EXIT_SUCCESS; }

    运行效果截图:

    在语句pid=fork()之前,只有一个进程在执行这段代码,但在这条语句之后,就变成两个进程在执行了,这两个进程的几乎完全相同,将要执行的下一条语句都是if(pid == -1) 为什么两个进程的pid不同呢,这与fork函数的特性有关。fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次,却能够返回两次,它可能有三种不同的返回值: 1)在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID; 2)在子进程中,fork返回0; 3)如果出现错误,fork返回-1;

    在fork函数执行完毕后,如果创建新进程成功,则出现两个进程,一个是子进程,一个是父进程。在子进程中,fork函数返回0,在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID。我们可以通过fork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程。

    pid的值为什么在父子进程中不同。其实就相当于链表,进程形成了链表,父进程的pid(p 意味point)指向子进程的进程id, 因为子进程没有子进程,所以其pid为0.

    fork出错可能有两种原因: 1)当前的进程数已经达到了系统规定的上限,这时errno的值被设置为EAGAIN。 2)系统内存不足,这时errno的值被设置为ENOMEM。 创建新进程成功后,系统中出现两个基本完全相同的进程,子进程从父进程处继承了整个进程的地址空间,包括进程上下文、代码段、进程堆栈、内存信息、打开的文件描述符、信号控制设定、进程优先级、进程组号、当前工作目录、根目录、资源限制和控制终端, 父子进程不共享这些存储空间部分,父子进程共享正文段。这两个进程执行没有固定的先后顺序,哪个进程先执行要看系统的进程调度策略。

    每个进程都有一个独特(互不相同)的进程标识符(process ID),可以通过getpid()函数获得,还有一个记录父进程pid的变量,可以通过getppid()函数获得变量的值。

    有人说两个进程的内容完全一样啊,怎么打印的结果不一样啊,那是因为判断条件的原因,上面列举的只是进程的代码和指令,还有变量啊。

    执行完fork后,进程1的变量为cnt=0,pid != 0(父进程)。进程2的变量为count=0,pid=0(子进程),这两个进程的变量都是独立的,存在不同的地址中,不是共用的,这点要注意。可以说,我们就是通过pid来识别和操作父子进程的。

    还有人可能疑惑为什么不是从#include处开始复制代码的,这是因为fork是把进程当前的情况(更像是内存和cpu现场)拷贝一份,执行fork时,进程已经执行完了int cnt=0;fork只拷贝下一个要执行的代码到新的进程。

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