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fork的問(wèn)題

操作系統(tǒng)的作業(yè)要求編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)命令解釋器的接口，要求用多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)，fork的方法還不會(huì)，網(wǎng)上google了一下，發(fā)現(xiàn)在chinaunix論壇里面有很詳細(xì)的解釋
以下內(nèi)容轉(zhuǎn)至：http://www.chinaunix.net/jh/23/311067.html
問(wèn)題如下：
#include <unistd.h>;
#include <sys/types.h>;
main ()
{
        pid_t pid;
        pid=fork();
        if (pid < 0)
                printf("error in fork!");
        else if (pid == 0)
                printf("i am the child process, my process id is %d\n",getpid());
        else
                printf("i am the parent process, my process id is %d\n",getpid());
}

結(jié)果是
[root@localhost c]# ./a.out
i am the child process, my process id is 4286
i am the parent process, my process id is 4285

我就想不到為什么兩行都打印出來(lái)了，在我想來(lái)，不管pid是多少，都應(yīng)該只有一行才對(duì)

網(wǎng)友解答：
要搞清楚fork的執(zhí)行過(guò)程，就必須先講清楚操作系統(tǒng)中的“進(jìn)程(process)”概念。一個(gè)進(jìn)程，主要包含三個(gè)元素：

o. 一個(gè)可以執(zhí)行的程序；
o. 和該進(jìn)程相關(guān)聯(lián)的全部數(shù)據(jù)（包括變量，內(nèi)存空間，緩沖區(qū)等等）；
o. 程序的執(zhí)行上下文（execution context）。

不妨簡(jiǎn)單理解為，一個(gè)進(jìn)程表示的，就是一個(gè)可執(zhí)行程序的一次執(zhí)行過(guò)程中的一個(gè)狀態(tài)。操作系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程的管理，典型的情況，是通過(guò)進(jìn)程表完成的。進(jìn)程表中的每一個(gè)表項(xiàng)，記錄的是當(dāng)前操作系統(tǒng)中一個(gè)進(jìn)程的情況。對(duì)于單 CPU的情況而言，每一特定時(shí)刻只有一個(gè)進(jìn)程占用 CPU，但是系統(tǒng)中可能同時(shí)存在多個(gè)活動(dòng)的（等待執(zhí)行或繼續(xù)執(zhí)行的）進(jìn)程。

一個(gè)稱(chēng)為“程序計(jì)數(shù)器（program counter, pc）”的寄存器，指出當(dāng)前占用 CPU的進(jìn)程要執(zhí)行的下一條指令的位置。

當(dāng)分給某個(gè)進(jìn)程的 CPU時(shí)間已經(jīng)用完，操作系統(tǒng)將該進(jìn)程相關(guān)的寄存器的值，保存到該進(jìn)程在進(jìn)程表中對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)里面；把將要接替這個(gè)進(jìn)程占用 CPU的那個(gè)進(jìn)程的上下文，從進(jìn)程表中讀出，并更新相應(yīng)的寄存器（這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為“上下文交換(process context switch)”，實(shí)際的上下文交換需要涉及到更多的數(shù)據(jù)，那和fork無(wú)關(guān)，不再多說(shuō)，主要要記住程序寄存器pc指出程序當(dāng)前已經(jīng)執(zhí)行到哪里，是進(jìn)程上下文的重要內(nèi)容，換出 CPU的進(jìn)程要保存這個(gè)寄存器的值，換入CPU的進(jìn)程，也要根據(jù)進(jìn)程表中保存的本進(jìn)程執(zhí)行上下文信息，更新這個(gè)寄存器）。

好了，有這些概念打底，可以說(shuō)fork了。當(dāng)你的程序執(zhí)行到下面的語(yǔ)句：
pid=fork();
操作系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程（子進(jìn)程），并且在進(jìn)程表中相應(yīng)為它建立一個(gè)新的表項(xiàng)。新進(jìn)程和原有進(jìn)程的可執(zhí)行程序是同一個(gè)程序；上下文和數(shù)據(jù)，絕大部分就是原進(jìn)程（父進(jìn)程）的拷貝，但它們是兩個(gè)相互獨(dú)立的進(jìn)程！此時(shí)程序寄存器pc，在父、子進(jìn)程的上下文中都聲稱(chēng)，這個(gè)進(jìn)程目前執(zhí)行到fork調(diào)用即將返回（此時(shí)子進(jìn)程不占有CPU，子進(jìn)程的pc不是真正保存在寄存器中，而是作為進(jìn)程上下文保存在進(jìn)程表中的對(duì)應(yīng)表項(xiàng)內(nèi)）。問(wèn)題是怎么返回，在父子進(jìn)程中就分道揚(yáng)鑣。

父進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行，操作系統(tǒng)對(duì)fork的實(shí)現(xiàn)，使這個(gè)調(diào)用在父進(jìn)程中返回剛剛創(chuàng)建的子進(jìn)程的pid（一個(gè)正整數(shù)），所以下面的if語(yǔ)句中pid<0, pid==0的兩個(gè)分支都不會(huì)執(zhí)行。所以輸出i am the parent process

子進(jìn)程在之后的某個(gè)時(shí)候得到調(diào)度，它的上下文被換入，占據(jù) CPU，操作系統(tǒng)對(duì)fork的實(shí)現(xiàn)，使得子進(jìn)程中fork調(diào)用返回0。所以在這個(gè)進(jìn)程（注意這不是父進(jìn)程了哦，雖然是同一個(gè)程序，但是這是同一個(gè)程序的另外一次執(zhí)行，在操作系統(tǒng)中這次執(zhí)行是由另外一個(gè)進(jìn)程表示的，從執(zhí)行的角度說(shuō)和父進(jìn)程相互獨(dú)立）中pid=0。這個(gè)進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行的過(guò)程中，if語(yǔ)句中pid<0不滿(mǎn)足，但是pid==0是true。所以輸出i am the child process

我想你比較困惑的就是，為什么看上去程序中互斥的兩個(gè)分支都被執(zhí)行了。在一個(gè)程序的一次執(zhí)行中，這當(dāng)然是不可能的；但是你看到的兩行輸出是來(lái)自?xún)蓚€(gè)進(jìn)程，這兩個(gè)進(jìn)程來(lái)自同一個(gè)程序的兩次執(zhí)行。

我的天，不知道說(shuō)明白了沒(méi)……

問(wèn)題接踵而來(lái)，又有人問(wèn)：
我做如下修改

#include <unistd.h>;
#include <sys/types.h>;
main ()
{
        pid_t pid;
        printf("fork!");    // printf("fork!\n");
        pid=fork();
        if (pid < 0)
                printf("error in fork!");
        else if (pid == 0)
                printf("i am the child process, my process id is %d\n",getpid());
        else
                printf("i am the parent process, my process id is %d\n",getpid());
}

結(jié)果是
[root@localhost c]# ./a.out
fork!i am the child process, my process id is 4286
fork!i am the parent process, my process id is 4285

但我改成printf("fork!\n");后，結(jié)果是
[root@localhost c]# ./a.out
fork!
i am the child process, my process id is 4286
i am the parent process, my process id is 4285

為什么只有一個(gè)fork!打印出來(lái)了？上一個(gè)為什么有2個(gè)？

又有強(qiáng)人回復(fù)：
我也來(lái)一下:
wujiajia 的理解有些錯(cuò)誤,
printf("AAAAAAAA");//print 一次；   這里會(huì)print 2次
如果你將 printf("AAAAAA") 換成 printf("AAAAAA\n")   那么就是只打印一次了.
主要的區(qū)別是因?yàn)橛辛艘粋€(gè) \n  回車(chē)符號(hào)
這就跟Printf的緩沖機(jī)制有關(guān)了,printf某些內(nèi)容時(shí),操作系統(tǒng)僅僅是把該內(nèi)容放到了stdout的緩沖隊(duì)列里了,并沒(méi)有實(shí)際的寫(xiě)到屏幕上
但是,只要看到有 \n 則會(huì)立即刷新stdout,因此就馬上能夠打印了.
運(yùn)行了printf("AAAAAA") 后, AAAAAA 僅僅被放到了緩沖里,再運(yùn)行到fork時(shí),緩沖里面的 AAAAAA 被子進(jìn)程繼承了
因此在子進(jìn)程度stdout緩沖里面就也有了 AAAAAA.
所以,你最終看到的會(huì)是 AAAAAA 被printf了2次!!!!
而運(yùn)行 printf("AAAAAA\n")后, AAAAAA 被立即打印到了屏幕上,之后fork到的子進(jìn)程里的stdout緩沖里不會(huì)有 AAAAAA 內(nèi)容
因此你看到的結(jié)果會(huì)是 AAAAAA 被printf了1次!!!!

posted on 2010-12-10 12:42 Fucker 閱讀(338) 評(píng)論(0) 編輯收藏引用

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