fork()函数的使用与底层原理
在我第一次接触到fork函数的时候&＃xff0c;那个时候我在牛客网刷题然后呢碰到一个关于fork()的函数的问题.总是没有办法理解那个printf()
为什么输出那么多次.终于通过学习完进程的创建明白了fork()的时候到底发生了什么事情. 下面我就来谈一谈我的一点小小的积累. 首
先我们来认识fork()的运用.
#includepid_t fork(void);返回值:自进程中返回0&＃xff0c;父进程返回进程id&＃xff0c;出错返回-1
fork()系统调用通过复制一个现有进程来创建一个全新的进程. 进程被存放在一个叫做任务队列的双向循环链表当中.链表当中的每一项
都是类型为task_struct成为进程描述符的结构.也就是我们写过的进程PCB.
小知识:内核通过一个位置的进程标识值或PID来标识每一个进程.//最大值默认为32768&＃xff0c;short int短整型的最大值. 他就是系统中允许
同时存在的进程最大的数目. 如果你觉得我在胡扯&＃xff01;&＃xff01;&＃xff01; 那么&＃xff01; 你去你的linux下的proc目录中寻找一个 pid_max的文件&＃xff0c;并打开它.
这个时候你就懂了.
fork()运行时做的事情
首先我们来看一段代码&＃xff0c;不过这里会有一点奇怪的现象:
这段代码的运行结果&＃xff0c;大家如果像我当时不了解fork的时候&＃xff0c;一定会以为输出结果是两个doing&＃xff0c;然后2个printf里面的内容. 因为
我们复制出来了两个一模一样的进程&＃xff0c;那么他们就应该做同样的事情. But!!! 我们看运行结果:
结果并非我们想的那样&＃xff0c;这个时候我们就需要知道fork出子进程之后&＃xff0c;程序的运行细节.这里我画一张图帮助我理解&＃xff1a;
一般来说&＃xff0c;在fork之后是父进程先执行还是子进程先执行是不确定的.这取决于内核所使用的调度算法.如果要求父&＃xff0c;子进程之间相
互同步.则要求某种形式的进程间通信. 好了我们继续&＃xff0c;当进程调用fork后&＃xff0c;当控制转移到内核中的fork代码后&＃xff0c;内核会做4件事情:
1.分配新的内存块和内核数据结构给子进程
2.将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
3.添加子进程到系统进程列表当中
4.fork返回&＃xff0c;开始调度器调度
第一个问题&＃xff0c;为什么frok成功调用后返回两个值?
由于在复制时复制了父进程的堆栈段&＃xff0c;所以两个进程都停留在fork函数中&＃xff0c;等待返回.因为fork函数会返回两次,一次是在父进程中返回&＃xff0c;
另一次是在子进程中返回&＃xff0c;这两次的返回值不同.
从fork函数开始以后的代码父子共享&＃xff0c;既父进程要执行这段代码&＃xff0c;子进程也要执行这段代码.(子进程获得父进程数据空间&＃xff0c;堆和栈的副
本. 但是父子进程并不共享这些存储空间部分. 父&＃xff0c;子进程共享代码段.)现在很多现实并不执行一个父进程数据段&＃xff0c;堆和栈的完全复制.
而是采用写时拷贝技术(不懂可以戳进去看一看).这些区域有父子进程共享&＃xff0c;而且内核地他们的访问权限改为只读的.如果父子进程中任一
个试图修改这些区域,则内核值为修改区域的那块内存制作一个副本, 也就是如果你不修改我们一起用&＃xff0c;你修改了之后对于修改的那部分
内容我们分开各用个的.
fork()函数在底层中做了什么?
linux平台通过clone()系统调用实现fork(). fork(),vfork()和clone()库函数都根据各自需要的参数标志去调用clone()&＃xff0c;然后由clone()去
调用do_fork(). 再然后do_fork()完成了创建中的大部分工作&＃xff0c;他定义在kernel/fork.c当中.该函数调用copy_process(). 然后重点来了&＃xff0c;
我们看看这个copy_process函数到底做了那些事情?? 我画一张图帮我们理解&＃xff1a;
vfork和fork的之间的比较:
vfork()的诞生是在fork()还没有写时拷贝的时候&＃xff0c;因为那个时候创建一个子进程的成本太大了&＃xff0c;如果一下子创建好多了那么程序的效率
一定会下降. 然后就有人提出了vfork(). vfork的实现原理非常简单&＃xff0c;就是子进程&＃xff0c;父进程完全公用一个资源. 就是是有人修改了内容&＃xff0c;
甚至main()函数退出了也不会新开辟一个空间. 这里里会有问题的&＃xff0c;如果你的一个子进程没有使用exit()退出&＃xff0c;那么程序就会出现段错误.
不相信可以去试一试~
为什么会出现段错误?
在函数栈上面&＃xff0c;子进程运行结束了&＃xff0c;main的函数栈被子进程释放了&＃xff0c;然后父进程在使用的时候&＃xff0c;就访问不到了&＃xff0c;一旦vfork出子进程&＃xff0c;
退出的时候需要使用exit来结束.
vfork和fork之间的区别:
1.fork父子进程交替运行&＃xff0c;vfork子进程运行&＃xff0c;父进程阻塞&＃xff0c;直到子进程结束.
2.fork实现了写时拷贝. vfork直接让父子进程公用资源然后无论如何也不会多开辟空间拷贝了,
3,vfork必须使用exit或者excl退出.
4.就算是fork使用了写时拷贝&＃xff0c;也没有vfork性能高.
5.每个系统上的vfork都有问题&＃xff0c;推荐不要使用.
![[大整数乘法] java代码实现](https://img1.php1.cn/3cd4a/24c6f/9f3/0133bb25da242824.jpeg)
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