【Linux】多进程——fork()创建进程及相关内容

1. 创建进程——fork()

fork()函数用来创建进程，函数包含的头文件及函数声明如下：

#include 
#include 
 
pid_t fork(void);

函数返回值，会返回两次，调用成功的情况下，在父进程中返回子进程的ID，在子进程中返回0；

• 成功，子进程中返回0，父进程中返回子进程ID；
• 失败，父进程中返回-1;失败的原因主要有：
  • 当前系统的进程数已经达到了系统规定的上限，这时errno的值被设置为EAGAIN；
  • 当系统内存不足时，errno会被设置为ENOMEM；

区分父进程和子进程，可以通过fork()的返回值判断。

示例，创建一个子进程，并打印父进程和子进程id。

#include 
#include 
#include 
 
int main()
{
    // 创建子进程
    pid_t pid = fork();
 
    // 判断是父进程还是子进程
    if (pid > 0) // >0表示返回的是创建的子进程的进程号
    {
        printf("pid : %d\n", pid);
        printf("im parent process,pid : %d, ppid : %d\n", getpid(), getppid());
    }
    else if (pid == 0) // ==0表示子进程的返回值
    {
        // 当前是子进程
        printf("im child process,pid : %d, ppid : %d\n", getpid(), getppid());
    }
    else if (pid == -1)
    {
        // pid=-1表示fork()函数返回失败，创建子进程失败
        printf("create process fail!!!\n");
    }
 
    // 父进程和子进程都会执行for循环
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        printf("i : %d, pid : %d\n", i, getpid());
        sleep(1);
    }
 
    return 0;
}

显示结果，子进程的父进程id=17241，父进程id=17241；子进程和父进程交替执行for循环中的内容。

pid : 17242
im parent process,pid : 17241, ppid : 16295
i : 0, pid : 17241
im child process,pid : 17242, ppid : 17241
i : 0, pid : 17242
i : 1, pid : 17242
i : 1, pid : 17241
i : 2, pid : 17241
i : 2, pid : 17242

 2. fork()函数调用结束后的父进程和子进程的状态

调用fork()函数后，会拷贝父进程的虚拟地址空间分配给子进程。父进程和子进程的代码执行在不同的内存空间。

子进程的用户区数据和父进程是一样的，但是内核区中的pid不一样。

在父进程的栈空间中有一个变量pid是子进程的id，子进程中的栈空间也有一个变量pid（pid=0).

Linux中的fork是通过写时拷贝实现。写时拷贝是一种可以推迟甚至避免拷贝数据的技术。fork()执行后此时内核并不复制整个进程的地址空间，而是让父子进程共享同一个地址空间。

只有在需要写入的时候才会复制地址空间，从而使各个进程都拥有各自的地址空间。

也就是说，资源的复制是在需要写入的时候才会进行，在此之前，只有以只读方式共享。

但需要注意的是fork之后父子进程共享文件，fork产生的子进程于父进程拥有相同的文件描述符指向的文件表，引用计数增加，共享文件偏移指针。

3. 父子进程之间的关系

• 区别：
  • fork()函数的返回值不同：
    • 父进程中：>0，表示子进程的ID；
    • 子进程中：=0
  • PCB进程控制块中的数据有差异：
    • 当前进程的pid；
    • 当前进程的父进程的id，ppid；
    • 信号集也不同；
• 共同点
  • 某些状态下，子进程刚被创建还未执行任何写数据的代码时
    • 用户区的数据是一致的；
    • 文件描述符表是一致的；

父子进程对变量的共享：

• 子进程创建后未执行任何写数据的操作时是共享的；执行任何写数据的操作后就不共享了；
• 读时共享，写时拷贝；

4. 多进程调试

GDB默认只能跟踪一个进程，默认是跟踪父进程。可以在fork()函数被调用之前，通过指令设置GDB可以跟踪父进程或者是跟踪子进程。

可以在GDB中使用如下命令查看当前跟踪的进程：

show follow-fork-mode

设置跟踪的进程可以使用如下命令：

set follow_fork-mode [parent | child ]

设置调试模式可以使用如下命令，默认是on表示调试当前进程的时候，其它的进程继续运行，如果为off，表示调试当前进程的时候，其它进程被GDB挂起。

set detach-on-fork [on | off]

查看调试的进程：

info inferiors

切换当前调试的进程：

inferior id

使进程脱离GDB调试：

detach inferiors id

全文参考：

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