fork()让我感到困惑

Question

我很难理解在不同情况下fork()命令的作用。这是来自我的书籍的一些示例代码：

int main() {
    int a = 12;
    int b = 9;
    int fid = fork();

    if (fid == 0) {
        a++;
    }
    else {
        wait(NULL);
        b = b - 5;
    }

    printf("program exit. a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

有人能为我详细解释一下这种情况下fork（）命令正在做什么，或者提供更多示例以澄清吗？

- raphnguyen

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请注意，在处理fork()时不存在多线程（标签已删除）。您正在处理多个进程（多处理），而不是单个进程内的多个线程（多线程）。 - Jonathan Leffler

fork()函数也可能返回-1，你可以使用switch(fid) {...}来处理这种情况。 - ott--

Answer 1

                 [main]
                 a = 12
                 b = 9

                 fork()
                   |
                   |
    +--------------+--------------+
    |                             |  
    |                             |
[parent]                       [child]

fid = 1234                     fid = 0
wait(NULL)                     a++
   ...                         printf("a = 13, b = 9");
   ...                         return 0
   ...                         <exit>
b = b - 5
printf("a = 12, b = 4");
return 0
<exit>

< p > 在执行 < code > fork() 后，程序会创建两个拷贝。每个进程都有自己的变量副本，因此现在有了两个 < code > a ，两个 < code > b 等等。两个程序之间唯一的区别在于 < code > fork() 返回的值：在子进程中，< code > fork() 返回 0；在父进程中，它返回子进程的 PID。

子进程递增 < code > a ，打印 < code > a 和 < code > b 的值，然后退出。

父进程首先等待子进程终止。只有在子进程完成后，才会继续执行，将 < code > b 减去 5，打印出 < code > a 和 < code > b ，然后退出。

< code > wait(NULL) 确保子进程的打印总是在父进程之前，因此您始终可以获得可靠顺序的相同输出。如果没有它，您将无法依赖两个打印输出的顺序。它们将是相同的消息，只是顺序不可预测。

- John Kugelman

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非常感谢！我一直在想如何处理那些要求输出的问题。现在这个问题已经很清晰了。所以，这个程序的正确输出应该是 program exit. a = 13, b = 9，然后是 program exit. a = 12, b = 4，对吗？ - raphnguyen

Answer 2

1. a 被设置为 12，b 被设置为 9。

2. 调用 fork，我们现在有两个进程。

3. 父进程获取子进程的 PID，并进入 else 语句。子进程得到 0，并进入 if 语句。

4. 父进程等待子进程执行完毕。

5. 子进程递增其拷贝的 a。因此，在子进程中 a 现在是 13，在父进程中是 12。

6. 子进程退出，输出 13 和 9。

7. 父进程从其拷贝的 b 中减去 5，因此在父进程中，b 现在是 4。

8. 父进程退出，输出 12 和 4。

请注意，在 fork 后，子进程和父进程的确切执行顺序不能保证，但这不会改变结果，因为父进程在进行任何操作之前等待子进程完成。

还要注意，让两个进程都正常退出是不好的做法。当一个进程正常退出时，它会运行清理处理程序，这可能会使其他进程混乱，例如通过更改共享文件描述符上的文件位置，导致数据损坏。

- David Schwartz

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非常感谢您提供的逐步指导。在这种情况下，父进程调用wait()后，您认为它会被阻塞直到子进程完成（即子进程输出“13”和“9”）吗？ - raphnguyen

不客气。是的，完全正确。wait 调用的目的是阻塞父进程，直到子进程完成（或者一个不可重启的信号中断了调用）。 - David Schwartz

清晰明了的解释。再次感谢！我希望我的书有更多的例子可以练习。 - raphnguyen

Answer 3

当您调用fork()时，整个进程，包括所有内存/变量等都会被复制。

因此，在fork调用之后，每个进程都有自己的a和b副本，它们的初始值分别为12和9。

进程0将增加其自己的a副本。进程1将减少（5）其自己的b副本。

所以它们应该打印：

Process 0: a = 13, b = 9
Process 1: a = 12, b = 4

- Mysticial

Answer 4

它的输出将是 父类 :: a=12，b=4 子类 :: a=13，b=9

由于两个进程同时执行，但都有不同的本地变量a、b的副本， 因此一个进程影响的本地变量对另一个进程不可见，因为它们都在处理自己的副本。

- Anshul garg