pid_t fork(void) 父进程创建一个子进程,父进程和子进程的PCB完全相同,除了pid,具有相同的用户态代码和数据,占用不同的内存地址。
1 #include<sys/types.h> 2 #include<unistd.h> 3 #include<stdio.h> 4 #include<stdlib.h> 5 int main() { 6 const char *message; 7 printf("before fork "); 8 pid_t pid; 9 pid = fork(); 10 if(pid < 0) { 11 exit(-1); 12 } 13 else if(pid == 0) { 14 message = "child"; 15 } 16 else { 17 message = "parent"; 18 } 19 int i = 0; 20 while(i < 5) { 21 printf("%d --> %s ",i,message); 22 sleep(1); 23 ++i; 24 } 25 return 0; 26 }
before fork
0 --> parent
0 --> child
1 --> parent
1 --> child
2 --> parent
2 --> child
3 --> parent
3 --> child
4 --> parent
4 --> child
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父进程执行到9行,fork进入内核,创建一个子进程,子进程和父进程具有完全相同PCB(除了pid),用户态代码和数据以及进程的状态,但是占用不同的内存地址。
子进程把父进程的代码从开头-->fork-->到结束全部copy过来。
此时,父进程在内核等待返回,子进程因为具有相同的PCB和进程状态,所以子进程也处于等待返回状态(6-9行不再执行,但是具有父进程拥有的变量和资源)。等到CPU下次调用到父进程或子进程时,父进程返回子进程的pid>0,
如果创建子进程失败,父进程返回的pid<0;子进程返回的pid=0;
因为父子具有完全相同的代码,所以父子进程根据pid选择性执行if else的某个分钟。 超出if else 代码块的语句是父子进程都要执行的。
进程的id getpid,进程的子进程,返回时用数组保存,进程的父进程,getppid。
父进程fork一个子进程后,可以在子进程调用exec函数簇,调用新的进程会覆盖子进程的代码,从而执行,与父进程不同的代码任务。
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僵尸进程:进程终止,会释放内存空间,但是内存中仍旧保留其PCB信息,以及进程终止的信息。如果父进程暂未对子进程调用wait或waitpid对他进行清理,则是僵尸进程。
每个刚刚终止的进程,都是僵尸进程。
父进程在子进程之前终止,父进程会变为init(id=1)进程,此进程会回收所有的子进程。
子进程在父进程之前终止, 父进程结束后,系统会回收所有的资源。
pid_t wait(int *status)
pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options)
wait和waitpid可以获得子进程的终止信息,还可以使父进程阻塞等待子进程终止,达到进程间同步的作用。
进程间通信
每个进程各自有不同的用户地址空间,所以进程之间通信,要在内核开辟一块缓冲区,进程1把数据从用户空间拷贝到内核缓冲区,进程2再从内核缓冲区把数据读走,内核提供的这种机制叫IPC(进程间通信)。
几种典型的IPC:
pipe(管道)
FIFO
互发信号
管道:
1,父进程调用pipe开辟管道,得到两个文件描述符指向管道的两端。
2,父进程调用fork创建子进程,那么子进程也有两个文件描述符指向同一管道。
3,父进程关闭管道读端,子进程关闭管道写端,管道是用环形队列实现的。
4,两个进程通过一个管道只能实现单向通信。
5,管道的写端关闭,数据被读完,read返回0.
6,管道的写端没关闭,数据被读完,再次read阻塞。
7,读端关闭,write会出错。
8,读端没关闭,write写满再write会阻塞,直到read后有空位。
FIFO和socket一样,都是内核的一种特殊文件,创建该文件,只是标志内核管道,但是磁盘上并没有数据块,几个进程可以在文件系统中读写某个共享文件,也可以给文件加锁来实现进程间同步。