2023年8月2日发(作者：)

计算机系统fork函数学习⽇志程序的加载和运⾏问题：hello程序的加载和运⾏过程是怎样的？step1：在shell命令⾏提⽰符后输⼊命令：$./hello，然后按下回车键step2：在shell命令⾏解释器构造argv（参数列表）和envp（环境变量列表）step3：调⽤fork()函数，创建⼀个⼦进程，和⽗进程shell完全相同（只读/共享），包括只读代码段、可读写数据段、堆以及⽤户栈等。step4：调⽤execve()函数，在当前进程（新创建的⼦进程）的上下⽂中加载并运⾏hello程序。将hello中的.text节、.data节、.bss节等内容加载到当前进程的虚拟地址空间（仅修改当前进程上下⽂中关于存储映像的⼀些数据结构，不从磁盘拷贝代码和数据等内容）step5：调⽤hello程序的main()函数，hello程序开始在⼀个进程的上下⽂中运⾏。fork的基本知识函数原型：pid_t fork(void);返回值：若成功调⽤⼀次则返回两个值，⼦进程返回0，⽗进程返回⼦进程ID；否则，出错返回-1。⼀个现有进程可以调⽤fork函数创建⼀个新进程。由fork函数创建的新进程被称为⼦进程。fork函数例⼦fork0.c#include #include #include int main(int argc, char *argv[])

{ if (fork() == 0) { printf("Hello from childn"); } else { printf("Hello from parentn"); } return 0;}输出结果：进程图如下：获取进程ID每个进程都有⼀个唯⼀的正数（⾮零）进程ID（PID）。getpid函数返回调⽤进程的PID。getppid函数返回它的⽗进程的PID（创建调⽤进程的进程）。#include #include pid_t getpid(void);pid_t getppid(void);fork1.c#include #include #include int main(int argc, char *argv[])

{ int x = 1; pid_t pid = fork(); if (pid == 0) { printf("Child has x = %dn", ++x); }

else { printf("Parent has x = %dn", --x); } printf("Bye from process %d with x = %dn", getpid(), x); return 0;}运⾏结果：进程图：fork2.c#include #include #include int main(int argc, char *argv[])

{

printf("L0n"); fork(); printf("L1n");

fork(); printf("Byen"); return 0;}运⾏结果：进程图：fork4.c#include #include #include int main(int argc, char *argv[])

{ printf("L0n"); if (fork() != 0) { printf("L1n");

if (fork() != 0) { printf("L2n"); } } printf("Byen"); return 0;}运⾏结果：进程图：fork5.c#include #include #include int main(int argc, char *argv[])

{ printf("L0n"); if (fork() == 0) { printf("L1n");

if (fork() == 0) { printf("L2n"); } } printf("Byen"); return 0;}运⾏结果：进程图：atexit()函数函数声明：int atexit(void (*func)(void));fork6.c#include //

使⽤atexit()函数必须包含的头⽂件stdlib.h#include #include void cleanup(void) { printf("Cleaning upn");}int main(int argc, char *argv[])

{ atexit(cleanup); fork(); exit(0);}运⾏结果：进程图：回收⼦进程当⼀个进程由于某种原因终⽌时，内核并不是⽴即把它从系统中清除。相反，进程被保持在⼀种已终⽌的状态，直到被它的⽗进程回收。⼀个终⽌了但还未被回收的进程称为僵死进程。fork7.c#include #include #include int main(int argc, char *argv[])

{ if (fork() == 0) { /* Child */ printf("Terminating Child, PID = %dn", getpid()); exit(0); } else { printf("Running Parent, PID = %dn", getpid()); while (1); /* Infinite loop */ }}运⾏结果：因为在⽗进程中有while(1); ，所以⽗进程没法结束，⼀直在死循环，回不到shell命令⾏我们⽤CTRL+Z将其挂起在后台运⾏输⼊ps查看进程状态我们发现⼦进程是defunct状态（僵⼫状态），我们尝试⽤kill来杀死它输⼊如下命令$kill -9 4117再⽤ps查看进程状态发现没被杀死所谓斩草要除根，擒贼先擒王我们来杀死它的爸爸（僵⼫进程的⽗进程）发现僵⼫成功扫除⼲净 ~ (￣▽￣)~*我们再来看⼀个⼦进程死循环的情况#include #include #include int main(int argc, char *argv[])

{ if (fork() == 0) { /* Child */ printf("Running Child, PID = %dn",getpid()); while (1); /* Infinite loop */ } else { printf("Terminating Parent, PID = %dn", getpid()); exit(0); }}运⾏结果：我们发现⼦进程⼀直在运⾏，没有终⽌爸爸不等⼉⼦直接把⼉⼦抛弃了〒▽〒但是没关系，我们可以叫⽗亲等等他的⼉⼦( · ω · )✧⼀个进程可以调⽤waitpid函数来等待它的⼦进程终⽌或者停⽌。pid_t wait(int *statusp);是waitpid函数的简化版本，调⽤wait(&status)等价于调⽤waitpid(-1,&statusp,0)#include #include pid_t waitpid(pid_t pid,int *statusp, int options); main(){

int child_status;

if (fork() == 0) {

printf("HC: hello from childn");

exit(0);

} else {

printf("HP: hello from parentn");

wait(&child_status); //调⽤wait函数，等到⼦进程终⽌了就执⾏下⼀条语句

printf("CT: child has terminatedn"); //这条语句⼀定是在HC的后⾯出现

}

printf("Byen");}运⾏结果：fork10.c#include #include #include #include #define N 5int main(int argc, char *argv[])

{ int i, child_status; pid_t pid; for (i = 0; i < N; i++) if ((pid = fork()) == 0) { printf("%d已结束n",i); exit(100+i); /* Child */ } while ((pid = wait(&child_status))>0) { /* Parent */ if (WIFEXITED(child_status)) printf("Child %d terminated with exit status %dn", pid, WEXITSTATUS(child_status)); else printf("Child %d terminate abnormallyn", pid); }}运⾏结果：它使⽤waitpid，不按照特定的顺序等待它的所有N个⼦进程终⽌。⽗进程创建 N个⼦进程，每个⼦进程以⼀个唯⼀的退出状态退出。⽗进程⽤ waitpid作为while循环的测试条件，等待它所有的⼦进程终⽌。因为第⼀个参数是-1，所以对waitpid的调⽤会阻塞，直到任意⼀个⼦进程终⽌。在每个⼦进程终⽌时，对waitpid的调⽤会返回，返回值为该⼦进程的⾮零的PID。if (WIFEXITED(child_status)) 检查⼦进程的退出状态。如果⼦进程是正常终⽌的——在此是以调⽤ exit 函数终⽌的——那么⽗进程就提取出退出状态，把它输出到stdout上。我们做⼀个简单的改变，下⾯这个.c⽂件消除了这种不确定性，按照⽗进程创建⼦进程的相同顺序来回收这些⼦进程。fork11.c#include #include #include #include #define N 5int main(int argc, char *argv[])

{ int i, child_status; pid_t wpid,pid[N]; for (i = 0; i < N; i++) if ((pid[i] = fork()) == 0) { printf("%d已结束n",i); exit(100+i); /* Child */ } i = 0; while ((wpid = waitpid(pid[i++],&child_status,0))>0) { /* Parent */ if (WIFEXITED(child_status)) printf("Child %d terminated with exit status %dn", wpid, WEXITSTATUS(child_status)); else printf("Child %d terminate abnormallyn", wpid); }}运⾏结果：持续更新…