Fork() 函数:“父” 与 “子” 进程的交互(进程的创建)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Fork() 函数:“父” 与 “子” 进程的交互(进程的创建)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

Fork() 函数:“父” 与 “子” 进程的交互(进程的创建),C语言,c++,linux,c语言,后端

前言

前面我们讲了C语言的基础知识,也了解了一些数据结构,并且讲了有关C++的一些知识,也学习了一些Linux的基本操作,也了解并学习了有关Linux开发工具vim 、gcc/g++ 使用、yum工具以及git 命令行提交代码也相信大家都掌握的不错,上一篇文章我们了解了关于进程的基本概念,今天博主带大家了解一下编程中的一个非常重要的函数 —— fork(), 下面话不多说坐稳扶好咱们要开车了!!!😍

一、fork函数初识

1. 基本概念

fork函数是操作系统中的一个系统调用,用于创建一个新的进程,该进程是调用fork函数的进程的一个副本。新创建的进程称为子进程,原始进程称为父进程。

fork函数的函数原型:

#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

2. fork函数返回值

  1. 父进程中的返回值:

    • 如果fork函数返回一个大于0的值,表示当前执行的是父进程。这个返回值是子进程的PID(进程ID),可以用来操作子进程。
    • 如果fork函数返回-1,表示创建子进程失败,通常是因为系统资源不足或权限不够等原因,此时应该处理错误情况。
  2. 子进程中的返回值:

    • 如果fork函数返回0,表示当前执行的是子进程。可以根据需要在子进程中执行相应的任务逻辑。

根据fork函数的返回值,可以在程序中使用条件语句来区分父进程和子进程的不同逻辑,从而实现不同的处理方式。例如,可以在父进程中等待子进程的完成,或者在子进程中执行某种特定的任务。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid > 0) {
        // 父进程逻辑
        printf("This is the parent process. Child's PID: %d\n", pid);
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程逻辑
        printf("This is the child process. Parent's PID: %d\n", getppid());
    } else {
        // fork失败
        fprintf(stderr, "Failed to create child process.\n");
        return 1;
    }

    // 父子进程共享的代码
    printf("This message is printed by both parent and child processes.\n");

    return 0;
}

需要注意的是,fork函数的使用可能会导致代码的分支,需要小心处理父子进程之间共享的资源以及避免产生竞争条件,以确保程序的正确性和可靠性。

二、fork函数的写时拷贝

fork函数的写时拷贝(Copy-on-Write,COW)是一种优化策略,用于在创建子进程时避免立即复制父进程的整个地址空间,这种机制可以提高性能和减少内存消耗

在传统的fork操作中,父进程会创建一个子进程,并且子进程会复制父进程的所有资源,包括内存空间、文件描述符等。这样的完全复制操作非常消耗时间和内存。而使用写时拷贝机制,只有在需要修改共享的内存页时才会进行复制操作,从而节省了系统资源

具体来说,当调用fork函数创建子进程时,操作系统会执行以下步骤:

  1. 父进程会创建一个与自己拥有相同地址空间的子进程。
  2. 子进程继承了父进程的页表,这意味着它与父进程共享相同的虚拟内存地址空间。
  3. 在初始阶段,父进程和子进程共享所有的物理页面,这些页面被标记为“只读”。
  4. 当父进程或子进程尝试修改共享的内存页时,操作系统会将相应的页面复制到一个新的物理页面,并将其标记为“可写”。
  5. 父进程和子进程现在各自拥有一个独立的物理页面,它们不再共享相同的数据。

通过写时拷贝技术,父进程和子进程共享大部分内存页,只在需要修改共享内存时才进行复制操作。这样可以节省时间和内存,并提高系统性能。例如,在fork之后,如果子进程立即执行exec函数加载了一个新的程序,那么就不需要进行任何复制操作,这是因为子进程并不需要修改父进程的内存数据。
Fork() 函数:“父” 与 “子” 进程的交互(进程的创建),C语言,c++,linux,c语言,后端

需要注意的是,写时拷贝只是在逻辑上实现了共享,而不是物理上的共享。父进程和子进程仍然拥有各自独立的虚拟地址空间,它们之间的共享是通过允许读取相同的物理内存来实现的,只有在修改时才会发生内存复制。

总结起来,fork函数的写时拷贝机制使得父进程和子进程在初始阶段共享相同的内存空间,只有在需要修改共享内存时才进行复制操作,从而提高了性能和降低了资源消耗。

三、总结

我们首先了解了fork函数的基本概念。fork函数是操作系统中的一个系统调用,用于创建一个新的子进程。父进程调用fork函数后,会创建一个与自己拥有相同地址空间的子进程,这包括了代码、数据、堆栈等。子进程是通过复制父进程的地址空间来实现的。我们还学习了fork函数的返回值。fork函数在父进程中返回子进程的进程ID(PID),而在子进程中返回0。通过这个返回值,我们可以在父子进程中进行不同的处理逻辑。

在第二部分中,我们介绍了fork函数的写时拷贝(Copy-on-Write,COW)机制。传统的fork操作会完全复制父进程的内存空间,这在资源消耗和性能方面可能存在问题。而使用写时拷贝机制,只有在父进程或子进程尝试修改共享的内存页时才进行复制操作,从而减少复制的次数和消耗的资源。通过写时拷贝,父进程和子进程共享大部分内存页,只有在需要修改共享内存时才进行复制操作。这种优化策略提高了性能,并减少了内存资源的消耗。需要注意的是,写时拷贝只是逻辑上的共享,父进程和子进程仍然拥有各自独立的虚拟地址空间。

这些知识有助于理解fork函数的工作原理和使用方式,以及在编写多进程程序时进行性能优化的思路。

温馨提示

感谢您对博主文章的关注与支持!如果您喜欢这篇文章,可以点赞、评论和分享给您的同学,这将对我提供巨大的鼓励和支持。另外,我计划在未来的更新中持续探讨与本文相关的内容。我会为您带来更多关于Linux以及C++编程技术问题的深入解析、应用案例和趣味玩法等。如果感兴趣的话可以关注博主的更新,不要错过任何精彩内容!

再次感谢您的支持和关注。我们期待与您建立更紧密的互动,共同探索Linux、C++、算法和编程的奥秘。祝您生活愉快,排便顺畅!
Fork() 函数:“父” 与 “子” 进程的交互(进程的创建),C语言,c++,linux,c语言,后端文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-712891.html

到了这里,关于Fork() 函数:“父” 与 “子” 进程的交互(进程的创建)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 【Linux】进程查看|fork函数|进程状态

    🦄 个人主页—— 🎐 开着拖拉机回家_Linux,大数据运维-CSDN博客 🎐✨🍁 🪁🍁🪁🍁🪁🍁🪁🍁 🪁🍁🪁🍁🪁🍁🪁 🪁🍁🪁🍁🪁🍁🪁🍁🪁🍁🪁🍁 感谢点赞和关注 ,每天进步一点点!加油! 目录 一、基本概念 1.1 概念提出 1.2 特征 二、描述进程-PCB 2.1 什么是进程

    2024年02月04日
    浏览(43)
  • Linux:创建进程 -- fork,到底是什么?

     相信大家在初学进程时,对fork函数创建进程一定会有很多的困惑,比如: 1.fork做了什么事情??  2.为什么fork函数会有两个返回值? 3.为什么fork的两个返回值,会给父进程谅回子进程pid,给子进程返回0? 4.fork之后:父子进程谁先运行?? 5.如何理解同一个变量,会有不同的值?? 本

    2024年02月05日
    浏览(37)
  • 头歌(Linux之进程管理一):第2关:进程创建操作-fork

    任务描述 在上一关我们学习如何获取进程的 pid 信息,本关我们将介绍如何编程创建一个新的进程。 本关任务:学会使用 C 语言在 Linux 系统中使用 fork 系统调用创建一个新的进程。 相关知识 在 Linux 系统中创建进程有很多函数可以使用,其中包括了系统调用也包括库函数。

    2024年02月06日
    浏览(59)
  • 【Linux初阶】进程的相关概念 | 进程管理 & 查看进程 & 获取进程标识符 & fork进程创建

     🌟hello,各位读者大大们你们好呀🌟 🍭🍭系列专栏:【Linux初阶】 ✒️✒️本篇内容:进程的概念,进程管理初识(描述、管理进程),查看进程的基础方法,获取进程标识符(pid、ppid),fork进程创建(分流应用) 🚢🚢作者简介:计算机海洋的新进船长一枚,请多多

    2023年04月27日
    浏览(44)
  • 《Linux操作系统编程》 第六章 Linux中的进程监控: fork函数的使用,以及父子进程间的关系,掌握exec系列函数

    🌷🍁 博主 libin9iOak带您 Go to New World.✨🍁 🦄 个人主页——libin9iOak的博客🎐 🐳 《面试题大全》 文章图文并茂🦕生动形象🦖简单易学!欢迎大家来踩踩~🌺 🌊 《IDEA开发秘籍》学会IDEA常用操作,工作效率翻倍~💐 🪁🍁 希望本文能够给您带来一定的帮助🌸文章粗浅,敬

    2024年02月11日
    浏览(37)
  • [入门篇]Linux操作系统fork子进程的创建以及进程的状态 超超超详解!!!我不允许有人错过!!!

    目录 0.前言 1.fork()创建子进程讲解 1.1fork()的简单介绍 1.2 创建子进程详解 1.2.1 如何理解fork创建子进程 1.2.2 子进程的PCB以及子进程的代码和数据 1.2.3为什么要共享写时拷贝 1.2.4 什么时候发生写时拷贝 1.3 fork函数返回值详解 1.3.1引入fork返回值的作用 1.3.2 fork返回执行逻辑剖析

    2024年03月21日
    浏览(63)
  • Linux系统调用之fork,getpid,getppid函数(进程相关函数,与G老师的对话,必看!)

    如果,想要深入的学习Linux系统调用中的fork,getpid,getppid函数,还是需要去自己阅读Linux系统中的帮助文档。 具体输入命令: man 2 fork/getpid/getppid 即可查阅到完整的资料信息。 fork() 函数是 UNIX/Linux 系统中的一个系统调用 (system call),它会创建一个新的进程,称为子进程,该

    2024年02月08日
    浏览(47)
  • fork()函数创建子进程

    fork()用于创建子进程, 一次调用 会有 两个返回 (return),一次返回给父进程子进程的PID(Process ID),一次返回给子进程,其返回值为0. 返回值=0,子进程在运行 返回值0,父进程在运行 返回值0,fork()调用出错 进程获取 自己的PID:getpid() 进程获取 父进程PID:getppid() 由于一个进

    2023年04月08日
    浏览(42)
  • Linux中的进程、fork、进程状态、环境变量

            进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中,可以理解为进程属性的集合。课本上称之为PCB(process control block),Linux操作系统下的PCB是: task_struct 在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct。task_struct是Linux内核的一种数据结构,它会被装载到RAM(内存)里并且包

    2024年02月10日
    浏览(44)
  • Linux------进程的fork()详解

    目录 前言 一、fork()的使用 二、fork()的返回值 我们为什么要创建子进程? 父进程与子进程的分流 三、fork的一些难理解的问题 1.fork干了什么事情? 2.fork为什么会有两个返回值  3.fork的两个返回值,为什么会给父进程返回子进程pid,给子进程返回0? 4.fork之后,父子进程谁先

    2024年01月18日
    浏览(40)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包