如何使用fork()创建指定数量的子进程

Question

我需要创建一定数量的并发子进程。我希望每个子进程都能修改一个全局变量，这样主父进程就可以打印它的最后修改版本。当我运行下面的程序时，“k”的最终值将为5，因此全局变量不会改变。如果我删除“exit（0）”部分，则全局变量会更改，但是这次创建的子进程数量会更多。

使用fork（），如何创建X个子进程，这些子进程可以修改主父进程中的数据（全局变量，局部变量等）？

int k = 5; // global variable   

int main(){

  int i=0;
  int status;

  for(i = 0; i<5; i++){
    if(fork() == 0){ 
        printf("child %d %d\n", i, ++k);
        sleep(5);
        printf("done %d\n",i);
        exit(0);
    }
  }

  return 0;
}

- user246392

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你自己回答了问题 - 使用for循环。 - Merlyn Morgan-Graham

是的，但k的值将会是5而不是10。这就是问题所在。 - user246392

创建子进程来修改全局变量，这不是'fork'的工作方式，我猜你更想创建线程。 - Kevin

那么你的问题不是“如何使用fork()创建一定数量的子进程”，而实际上是“如何允许子进程使用fork()修改父进程状态”。这听起来准确吗？ - Merlyn Morgan-Graham

两个都可以！但我更关心后者。我真正需要做的是多次调用execvp()。如果我不能传递在主程序中全局定义的数组，那么我猜我需要在for循环头之后确定其内容，并在每个if块中将数组传递给execvp()。 - user246392

Answer 1

以这种方式做是不可行的。Fork会创建一个新的进程，它将把内存页面复制（或者写时复制）到新进程中。这意味着每个子进程都会得到自己的“k”拷贝，并且每个“k”拷贝只会被增加一次。

要使所有进程将“相同”的k变量传回，请执行某种形式的进程间通信。

良好的进程间通信的示例：

1.父进程创建一个共享内存段，其中存储了k的值。子进程等待父进程创建的互斥锁来获取共享内存段的独占控制权。当子进程获得独占锁时，让子进程读取k的值并将k + 1的值存储在其中。

2.在父进程和子进程之间创建一个针对每个进程的管道。父进程从管道中读取消息，以指示需要增加k的值。然后，由父进程代表子进程递增k的值。

不良的进程间通信的示例：

任何不能确保K更改是原子性的解决方案（这意味着两个竞争的子进程可能同时将K递增到相同的值）。这样的缺乏关注会导致K的值似乎比子进程的数量少递增多次，因为设置的值可能看起来像（2, 3, 3, 4, 5）。这意味着文件I/O大部分是无用的，除非您在它周围创建一个框架，以确保在独占访问文件时进行原子操作。

- Edwin Buck

Answer 2

正如Kevin所评论的那样，你真正想要的是线程。为此做IPC是过度设计了。看一下以下链接。

http://www.yolinux.com/TUTORIALS/LinuxTutorialPosixThreads.html

- user606723

Answer 3

子进程默认情况下不能更改父进程的地址空间。为此，您需要使用共享内存以及互斥机制来防止竞态条件。

- Fred Foo

Answer 4

进程按定义不能直接修改其他进程的资源（如全局变量等）。您需要使用线程而不是进程来实现此目的。请查看pthread_create（3）或clone（2）。

- Chris Dodd

Answer 5

一个子进程会获得父进程地址空间的副本。换句话说，每个子进程都有自己的全局变量副本。

为了让所有子进程和父进程共享同一个变量，你需要将变量放入共享内存映射中。

- Maxim Egorushkin