（3.8）进程与线程——创建进程

文章目录

• ​​1.创建进程​​

• ​​（1）Linux中创建进程的方式​​
• ​​（3）0号进程和1号进程(init进程)​​
• ​​（2）创建子进程​​
• ​​（3）fork函数的工作流程​​
• ​​（4）fork函数执行后，父子进程的主要异同点​​

• ​​2.父子进程共享文件​​
• ​​3.fork的用法​​
• ​​4.vfork函数​​

1.创建进程

（1）Linux中创建进程的方式

• 在shell中执行命令或可执行文件
  由shell进程调用fork函数创建子进程，并执行输入的命令或可执行文件本身
• 在代码中（已经存在的进程中）调用fork函数创建子进程
  通过fork函数创建的进程为已经存在进程的子进程，即：已经存在的进程本身是父进程

（3）0号进程和1号进程(init进程)

• Linux系统中进程0（ PID=0）是由内核创建，其他所有进程都是由父进程调用fork函数所创建的
• Linux系统中进程0在创建子进程（ PID=1， init进程）后，进程0就转为交换进程或空闲idle进程
• 进程1（ init进程）是系统中其他所有进程的共同祖先

（2）创建子进程

• 函数原型

头文件： unistd.h
pid_t fork(void);

返回值
fork函数被正确调用后，将会在子进程中和父进程中分别返回！！
在子进程中返回值为0（不合法的PID，提示当前运行在子进程中）
在父进程中返回值为子进程ID（让父进程掌握所创建子进程的ID号）
出错返回-1

• 创建子进程eg

int main(int argc, char **argv)
{
  pid_t pid;
  pid=fork();
  if (pid==-1)
    printf("fork error \n");
  else if (pid ==0)
  {
    printf("the returned value is %d\n",pid);
    printf("in child process!\n");
    printf("My PID is %d\n", getpid());
  }
  else
  {
    printf("the returned value is %d\n", pid);
    printf("in father process!!\n");
    printf("My PID is %d\n",getpid());
  }
  return 0;
}

（3）fork函数的工作流程

• 创建子进程的操作，实际上就是为子进程分配内核空间资源和用户空间资源的过程
• 子进程是父进程的副本
  子进程复制/拷贝父进程的PCB、数据空间（数据段、堆和栈）
  父子进程共享正文段（代码段，只读），即：父子进程所执行的代码相同，并且在fork成功返回之后，分别共享相同的代码指针，子进程和父进程继续执行fork函数调用之后的代码，后面else语句啥的…
• 为了提高效率， fork后不并立即复制父进程数据段、堆和栈，采用了写时复制机制（Copy-On-Write）COW
  当父子进程任意之一要修改数据段、堆、栈时，进行复制操作，并且仅复制修改区域

（4）fork函数执行后，父子进程的主要异同点

2.父子进程共享文件

（1）父子进程共享打开的文件

（2）父子进程对共享文件的常见处理方式

• 父进程等待子进程完成。当子进程终止后，文件当前位置已经得到了相应的更新，父进程才进行文件的操作
• 父子进程各自执行不同的程序段，各自关闭不需要的文件

3.fork的用法

（1）父进程希望复制自己（共享代码，复制数据空间），但父子进程执行相同代码中的不同分支

• eg：网络服务程序中，父进程等待客户端的服务请求，当请求达到时，父进程调用fork创建子进程处理该请求，而父进程继续等待下一个服务请求到达

（2）父子进程执行不同的可执行文件（父子进程具有完全不同的代码段和数据空间）

• eg：子进程从fork返回后，立即调用exec类函数执行另外一个可执行文件

4.vfork函数

• vfork用于创建新进程，而该新进程的目的是执行另外一个可执行文件，不会与父进程产生任何关联
• 由于新程序将有自己的地址空间，因此vfork函数并不将父进程的地址空间完全复制到子进程中
• 子进程在调用exec或exit之前，在父程的地址空间中运行
• vfork函数保证子进程先执行，在它调用exec或者exit之后，父进程才会继续被调度执行（父进程处于TASK_UNINTERRUPTIBLE状态 (不可响应异步信号的状态)，阻塞状态）