C語言 fork()用法及代碼示例

叉係統調用用於創建一個稱為子進程的新進程，該子進程與進行fork()調用的進程(父進程)同時運行。創建新的子進程後，兩個進程將在fork()係統調用之後執行下一條指令。子進程使用與父進程相同的pc(程序計數器)，相同的CPU寄存器，相同的打開文件。

它不帶任何參數，並返回一個整數值。以下是fork()返回的不同值。

負值：創建子進程失敗。
零：返回到新創建的子進程。
正值：返回家長或來電者。該值包含新創建的子進程的進程ID。

請注意，以上程序無法在Windows環境中編譯。

1. 預測以下程序的輸出：。

   #include <stdio.h> 
   #include <sys/types.h> 
   #include <unistd.h> 
   int main() 
   { 
     
       // make two process which run same 
       // program after this instruction 
       fork(); 
     
       printf("Hello world!\n"); 
       return 0; 
   }

   輸出：

   Hello world!
   Hello world!
   



2. 計算您好打印的次數：

   #include <stdio.h> 
   #include <sys/types.h> 
   int main() 
   { 
       fork(); 
       fork(); 
       fork(); 
       printf("hello\n"); 
       return 0; 
   }

   輸出：

   hello
   hello
   hello
   hello
   hello
   hello
   hello
   hello
   

   “ hello”的打印次數等於創建的進程數。進程總數= 2ⁿ，其中n是fork係統調用的數量。所以這裏n = 3，2³= 8

   讓我們為三行放置一些標簽名稱：

   fork ();   // Line 1
   fork ();   // Line 2
   fork ();   // Line 3
   
          L1       // There will be 1 child process 
       /     \     // created by line 1.
     L2      L2    // There will be 2 child processes
    /  \    /  \   //  created by line 2
   L3  L3  L3  L3  // There will be 4 child processes 
                   // created by line 3
   
   

   因此，總共有八個進程(新的子進程和一個原始進程)。

   如果我們想將進程之間的關係表示為樹層次結構，則將如下所示：

   主要過程：P0
   由第一個fork創建的進程：P1
   第二叉創建的進程：P2，P3
   第三叉創建的進程：P4，P5，P6，P7

                P0
            /   |   \
          P1    P4   P2
         /  \          \
       P3    P6         P5
      /
    P7
   

3. 預測以下程序的輸出：

   #include <stdio.h> 
   #include <sys/types.h> 
   #include <unistd.h> 
   void forkexample() 
   { 
       // child process because return value zero 
       if (fork() == 0) 
           printf("Hello from Child!\n"); 
     
       // parent process because return value non-zero. 
       else
           printf("Hello from Parent!\n"); 
   } 
   int main() 
   { 
       forkexample(); 
       return 0; 
   }

   輸出：

   
   

   1.
   Hello from Child!
   Hello from Parent!
        (or)
   2.
   Hello from Parent!
   Hello from Child!
   

   在上麵的代碼中，創建了一個子進程。 fork()在子進程中返回0，在父進程中返回正整數。
   在這裏，兩個輸出是可能的，因為父進程和子進程正在同時運行。因此，我們不知道操作係統是先將控製權交給父進程還是子進程。

   重要提示：父進程和子進程正在運行同一程序，但這並不意味著它們是相同的。 OS為這兩個進程分配不同的數據和狀態，並且這些進程的控製流可能不同。請參見下一個示例：

4. 預測以下程序的輸出：

   #include <stdio.h> 
   #include <sys/types.h> 
   #include <unistd.h> 
     
   void forkexample() 
   { 
       int x = 1; 
     
       if (fork() == 0) 
           printf("Child has x = %d\n", ++x); 
       else
           printf("Parent has x = %d\n", --x); 
   } 
   int main() 
   { 
       forkexample(); 
       return 0; 
   }

   輸出：

   Parent has x = 0
   Child has x = 2
        (or)
   Child has x = 2
   Parent has x = 0
   

   這裏，一個進程中的全局變量更改不會影響其他兩個進程，因為兩個進程的數據/狀態不同。而且父級和子級同時運行，因此有兩個輸出是可能的。

fork() vs exec()

fork係統調用將創建一個新進程。 fork()創建的新流程是當前流程的副本，但返回的值除外。 exec()係統調用用新程序替換當前進程。

行使：

1. 一個進程執行以下代碼：

   for (i = 0; i < n; i++) 
       fork();

   創建的子進程總數為：(GATE-CS-2008)
   (A)n
   (B)2^n-1
   (C)2^n
   (D)2 ^(n + 1)-1;

   請參閱此解決方案。

2. 考慮以下代碼片段：

   if (fork() == 0) { 
       a = a + 5; 
       printf("%d, %d\n", a, &a); 
   } 
   else { 
       a = a -5; 
       printf("%d, %d\n", a, &a); 
   }

   令u，v為父進程打印的值，x，y為子進程打印的值。以下哪一項是TRUE？ (GATE-CS-2005)
   (A)u = x + 10和v = y
   (B)u = x + 10和v!= y
   (C)u + 10 = x和v = y
   (D)u + 10 = x和v!= y
   請參閱此解決方案。

3. 預測以下程序的輸出。

   #include <stdio.h> 
   #include <unistd.h> 
   int main() 
   { 
       fork(); 
       fork() && fork() || fork(); 
       fork(); 
     
       printf("forked\n"); 
       return 0; 
   }

   看到這個解決方案

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參考文獻：
http://www.csl.mtu.edu/cs4411.ck/www/NOTES/process/fork/create.html