多进程之创建子进程fork,vfork函数

悠悠 2022-11-28 10:46 167阅读 0赞

#### 本博文讲解的是关于进程的创建；首先我们要先知道什么是进程和进程的一些知识 ####

> ##### 1.进程：是一个正在运行时的程序，系统会给这个程序分配一些系统资源，例如：内存，管理文件的结构体等。。。 #####
> 
>   
> 
> 
> ##### 2.程序：是由编译器编译后生成的可执行文件 #####
> 
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> 
> ##### 3.所有进程都是由一个进程ID号为 0 的祖先进程创建出来的 #####
> 
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> 
> 
> ###### 4.一个进程里面可以包含多个线程，一个进程中的所有线程间共用该进程的系统资源 ######
> 
>   
> 
> 
> ###### 5.进程是系统管理分配资源的最小单位 ######
> 
>   
> 
> 
> ##### 6.线程是系统调度的最小单位 #####
> 
> ,  
> 
> 
> ##### 7.如果父进程在创建子进程出来后就先运行结束了，子进程就会失去它原来的父进程，系统就会找一个进程来给这个子进程做父进程 #####
> 
>   
> 
> 
> ##### 8.当进程加入了sleep()函数，该进程将会进入休眠状态，CPU就会先处理其他进程，直到该进程结束休眠状态 #####
> 
>   
> 
> 
> ##### 9.创建进程可以不断地递归创建（创建子进程，子进程在创建孙子进程）直至pid被分配完为止 #####
> 
>   
> 
> 
> ##### 10.关于管理进程的结构体：**stak\_list**在这个路径下: #####
> 
>     /usr/src/linux-headers-4.15.0-111/include/linux/sched
> 
> 这个路径下包括了进程管理的一些头文件  
>   
>

##### 关于fork()函数： #####

###### 函数作用： ######

> NAME  
> fork - create a child process //**创建一个子进程**

###### 头文件与函数原型： ######

> \#include <unistd.h>  
> pid\_t fork(void); //**无需传递参数**

##### 函数返回值 #####

> 成功时，如果在父进程中，返回值将大于0
> 
> 成功时，如果在子进程中，返回值将等于0
> 
> 失败时，在父进程中返回-1

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Rha2FzaGk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

###### 下面是关于创建进程的代码 ######

/* *关于fork函数的使用 */
    
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    
    int main()
    { 
    	//创建一个子进程
    	pid_t id = fork();
    	
    printf("sss%d\n",id);//这行代码会被执行两次
    	//如果创建失败
    	if(id<0)
    	{ 
    		perror("fork failed");
    		return -1;
    	}
    
    	//如果是子进程
    	else if(id==0)
    	{ 
    		printf("i am child\n");
    		printf("child：%d\n",getpid());
    		printf("child：%d\n",getppid());
    	}
    
    	//如果是父进程
    	else if(id >0)
    	{ 
    		printf("i am parent\n");
    		printf("parent：%d\n",getpid());
    		printf("parent：%d\n",getppid());
    	}
    
    //这行代码会被执行两遍
    printf("ssss:%d\n",__LINE__);
    	return 0;
    }

###### 这个代码在18.04运行结果为： ######

![fork函数bug][fork_bug]

###### 在16.04下运行结果为： ######

![在这里插入图片描述][2020081813324262.png_pic_left]

> ##### 按照理论上应该是系统在每一个进程执行完之后，终端会打印一个命令行，但是在16.04上面不会；，可能是版本之间的区别吧，CPU运行速度比较快，在16.04上父进程还没被杀死子进程就已经执行结束了 #####

##### 关于验证两个进程并发的代码： #####

/* *关于fork函数的使用 */
    
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    
    int main()
    { 
    	//创建一个子进程
    	pid_t id = fork();
    	
    printf("sss%d\n",id);//这行代码会被执行两次
    	//如果创建失败
    	if(id<0)
    	{ 
    		perror("fork failed");
    		return -1;
    	}
    
    	//如果是子进程,打印26字母
    	else if(id==0)
    	{ 
    		for(int i=0;i<26;i++)
    		{ 
    			printf("%c\n",'a'+i);
    			sleep(1);
    		}
    
    	
    	}
    
    	//如果是父进程，打印0-10
    	else if(id >0)
    	{ 
    		for(int i=0;i<10;i++)
    		{ 
    			printf("%d\n",i);
    			sleep(1);
    		}
    	}
    
    	return 0;
    }

###### 代码执行结果为： ######

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Rha2FzaGk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Rha2FzaGk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

> 因为在每次打印都加了一个睡眠一秒，加上两个进程是并发的，因此出现了前十个字母与前十个数字交替输出的情况

##### fork()函数小结： #####

1.当进程被fork()函数创建出来之后，子进程会复制父进程里面的几乎所有代码到自己的进程里面（除了进程ID号和父进程ID号以及fork函数的返回值）  
  
  
2.进程创建出来后，子进程会继承父进程的执行位置，  
  
  
3.在fork创建出子进程后，父进程会和子进程一起并发执行自己的代码  
  
  
4.当代码中有输出代码时，谁先抢占到终端的输出屏幕时就先输出谁的代码

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### 同时进程创建我们还能使用另一个函数：**vfork()** ###

函数头文件：

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

函数原型：

> pid\_t vfork(void);

函数作用：

> （1）与fork()函数的一样无需传递，会继承了父进程的执行位置；  
> （2）vfork函数创建的子进程将会与父进程共享一块内存空间  
> （3）只不过vfork()创建后规定先执行子进程，并且需要子进程运行结束后加上一个退出函数

> ##### 注：子进程执行完必须退出子进程，否则子进程一直不退出，父进程则一直在等待子进程退出，因此会导致出现段错误 #####

验证代码：

/* *vfork函数使用 */
    
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    
    int main()
    { 
    	//创建子进程
    	pid_t pid = vfork();
    
    	//创建失败
    	if(pid<0)
    	{ 
    		perror("creat failed");
    		return -1;
    	}
    
    	//子进程
    	else if(pid == 0)
    	{ 
    		printf("i am child\n");
    		sleep(2);
    		//退出子进程
    		_exit(0);
    	}
    
    	//父进程
    	else if(pid >0)
    	{ 
    		printf("i am parent\n");
    	}
    
    	return 0;
    }

运行结果：  
  
  
![vfork使用][vfork]

> 运行过程：先执行子进程代码，睡眠两秒后，退出子进程再去执行父进程的代码

##### 如果没有退出子进程的话，运行将会出现段错误，并且不执行父进程的代码 #####

验证代码：

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    
    int main()
    { 
    	//创建子进程
    	pid_t pid = vfork();
    
    	//创建失败
    	if(pid<0)
    	{ 
    		perror("creat failed");
    		return -1;
    	}
    
    	//子进程
    	else if(pid == 0)
    	{ 
    		printf("i am child\n");
    		sleep(2);
    		//退出子进程
    		//_exit(0);
    	}
    
    	//父进程
    	else if(pid >0)
    	{ 
    		printf("i am parent\n");
    	}
    
    	return 0;
    }

运行结果：  
![在这里插入图片描述][20200818112911921.png_pic_left]

> 将会出现段错误，因为子进程没有退出，代码无法正常继续执行下去，因此产生了段错误

#### 总结： ####

###### 1.fork()函数与vfork()函数其实用法差不多且返回值都是一样的，都是创建一个子进程 ######

###### 2.fork()函数无法确定先执行子进程的代码还是父进程的代码，但是vfork()函数中规定了先执行子进程的代码，直至子进程退出为止 ######

###### 3.使用vfork()函数时必须记得要加上一个进程退出函数，否则将会产生段错误 ######

###### 4.fork函数是复制一块父进程大小的内存空间，但是vfork函数是与父进程共享同一块内存空间 ######

================================================

##### 这些都是关于我个人的一些理解，包括图也都是自己画的；如果有什么地方写错或者画错了麻烦告知一下，真的非常感谢 #####

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Rha2FzaGk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221124/0b33ba778df04df98c187a47446821bc.png
[fork_bug]: /images/20221124/6db887cbca6e436d852f6aec39963e74.png
[2020081813324262.png_pic_left]: /images/20221124/90609c58b8304202acf0b4578659503c.png
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