fork函数的理解1

一、一个进程的构成

　　　一个进程由正文段（即代码段）、用户数据段以及系统数据段。

其中系统数据段又称进程控制块（PCB），是给操作系统进行调度用的。系统数据段中存放了关于这个进程的：PID 、PPID、优先级、占用的资源、该进程的状态等等。

fork函数用于进程创建。

看下面一段代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>


int main(void)
{
    int a = 0;
    pid_t pid;


    if((pid = fork()) == -1)
    {
        printf("fork error!\n");
        exit(-1);
    }

    if(pid == 0)
    {
        a++;
        printf("child result= %d, pid=%d, ppid=%d, a=%d, &a=%p\n",pid,getpid(),getppid(),a,&a);
    }
    else
    {
        printf("parent  result= %d, pid=%d, ppid=%d, a=%d, &a=%p\n",pid,getpid(),getppid(),a,&a);

    }
    return 0;
}

比如此刻有一个进程P1刚开始执行该程序，但执行到fork函数，进入fork函数体内，此时程序计数器PC（PC中存放的是返回地址，当返回后会把返回值给了pid这个变量）压栈， fork会创建一个P1的子进程P2，P2同样也是有三部分构成（正文段（即代码段）、用户数据段以及系统数据段），这三段基本上与其父进程完全一样，包括压到栈的PC，不同的是他们的pid以及ppid。P2的ppid是P1的进程号，而P1的ppid就是shell的进程号。可以这么理解，此时在内存中有如下两个同样的部分。

                   父PS1的                                                                                 子PS2的

                     

执行  pstree  命令后

 

他们的家族关系是：

可以看到，P1的父进程是bash。

 

所以当执行完fork函数后，P1和P2都返回，PC出栈，但是P2并不再执行fork函数和fork函数前面的程序，而是将fork的返回值赋值给变量pid。

看一下输出：

 

二、注意

• 当子进程先于父进程结束，子进程的状态变为 Z，又称“僵尸态”，即虽然结束了，但是还占有一些资源。子进程的资源回收由其父进程负责。
• 当父进程先于子进程结束，子进程有init进程负责回收。但是此时子进程不在受shell控制，变为后台进程，假如子进程中有getchar等需要用户输入，getchar会返回-1。

当出现第二种情况时，gnome-terminal输出会有点乱:

 

• 从输出可以看出，两次输出的a的地址相同，原因：

即： 子进程和父进程中的a的虚拟地址相同，但是物理地址不同。其中内存管理单元MMU完成虚拟内存和物理内存的转换。