fork函數(shù)的2個(gè)返回值說明

1、fork簡介：fork英文原意是分岔，分支”的意思，而在操作系統(tǒng)中，乃是著名的Unix(或類Unix,如Linux.Minix)中用于創(chuàng)建子進(jìn)程的系統(tǒng)調(diào)用?！綨OTE1】fork()的作用是什么？換句話說，你用fork()的目的是什么？一一是為了產(chǎn)生一個(gè)新的進(jìn)程，地球人都知道:)產(chǎn)生一個(gè)什么樣的進(jìn)程？一一和你本來調(diào)用fork()的那個(gè)進(jìn)程基本一樣的進(jìn)程，其實(shí)就是你原來進(jìn)程的副本;真的完全一樣嗎？當(dāng)然不能完全一樣，你要兩個(gè)除了pid之外其它一模一樣的進(jìn)程干什么，就算memory再多也不用這么擺譜吧？哪里不一樣？一一當(dāng)然最重要的是fork()之后執(zhí)行的代碼不一樣，youknow,iknow:)怎么

2、實(shí)現(xiàn)呢？如果是Windows，它會讓你在fork()里面提供一大堆東西，指明這個(gè)那個(gè)什么的我用的是unix啊一一所以很簡單，unix會讓兩個(gè)進(jìn)程(不錯(cuò)，原來是一個(gè)，unix替你復(fù)制了一個(gè)，現(xiàn)在有兩個(gè))在fork()之后產(chǎn)生不同：返回值不同。其中一個(gè)進(jìn)程(使用新的pid)里面的fork()返回零，這個(gè)進(jìn)程就是子進(jìn)程”；而另一個(gè)進(jìn)程(使用原來的pid)中的fork()返回前面那個(gè)子進(jìn)程的pid，他自己被稱為“父進(jìn)程”然后呢？一一寫代碼的人又不笨，當(dāng)然就根據(jù)返回值是否非零來判斷了，現(xiàn)在我是在子進(jìn)程里面呢，還是在父進(jìn)程里面？在子進(jìn)程里面就執(zhí)行子進(jìn)程該執(zhí)行的代碼，在父進(jìn)程里面就執(zhí)行父進(jìn)程的代碼有鐵桿wi

3、ndowsfans借此說明，windows好啊，子進(jìn)程用子進(jìn)程的代碼，父進(jìn)程用父進(jìn)程的，你unix笨了吧，子進(jìn)程包含父進(jìn)程、子進(jìn)程的代碼，父進(jìn)程包含父進(jìn)程子進(jìn)程的代碼，豈不是多占用內(nèi)存了嗎？據(jù)我所知，unix代碼段都是可重入代碼，也就是說，進(jìn)程復(fù)制，并不復(fù)制代碼段，若干個(gè)進(jìn)程共享同一代碼段，增加的只是全局共享數(shù)據(jù)和對文件描述符的引用等，另外就是堆棧。你一個(gè)代碼長達(dá)10M的進(jìn)程，fork()出三四個(gè)子進(jìn)程，只是增加一點(diǎn)內(nèi)存占用(如果你沒有使用很多全局變量的話)，而不是占用40M以上的內(nèi)存?！綨OTE2】程序從fork開始分支(稱分支不準(zhǔn)確)，一路是主進(jìn)程pid0(pid是子進(jìn)程ID)路是子進(jìn)程p

4、id=0自此分成兩個(gè)任務(wù)其實(shí)fork的時(shí)候已經(jīng)兩個(gè)分支了，數(shù)據(jù)段被復(fù)制了一份，因此pid有兩份執(zhí)行pid=fork()時(shí)，返回值賦給pid在兩個(gè)進(jìn)程中運(yùn)行，fork會返回給父進(jìn)程的那個(gè)0的值，告訴調(diào)用者新建進(jìn)程的pid子進(jìn)程的fork返回值是0更不用說if.else的比較也是在兩個(gè)進(jìn)程中都做的了【NOTE3】fork的精辟剖析程序如下：#include;#include;main()pid_tpid;pid=fork();if(pidpid_tfork();當(dāng)一個(gè)進(jìn)程調(diào)用了fork以后，系統(tǒng)會創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程這個(gè)子進(jìn)程和父進(jìn)程不同的地方只有他的進(jìn)程ID和父進(jìn)程ID,其他的都是一樣就象父進(jìn)程克隆（

5、clone）自己一樣當(dāng)然創(chuàng)建兩個(gè)一模一樣的進(jìn)程是沒有意義的為了區(qū)分父進(jìn)程和子進(jìn)程，我們必須跟蹤fork的返回值.當(dāng)fork掉用失敗的時(shí)候（內(nèi)存不足或者是用戶的最大進(jìn)程數(shù)已到）fork返回-1,否則fork的返回值有重要的作用對于父進(jìn)程fork返回子進(jìn)程的ID,而對于fork子進(jìn)程返回0我們就是根據(jù)這個(gè)返回值來區(qū)分父子進(jìn)程的.父進(jìn)程為什么要創(chuàng)建子進(jìn)程呢？前面我們已經(jīng)說過了Linux是一個(gè)多用戶操作系統(tǒng),在同一時(shí)間會有許多的用戶在爭奪系統(tǒng)的資源.有時(shí)進(jìn)程為了早一點(diǎn)完成任務(wù)就創(chuàng)建子進(jìn)程來爭奪資源.一旦子進(jìn)程被創(chuàng)建，父子進(jìn)程一起從fork處繼續(xù)執(zhí)行,相互競爭系統(tǒng)的資源.有時(shí)候我們希望子進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行,而

6、父進(jìn)程阻塞,直到子進(jìn)程完成任務(wù).這個(gè)時(shí)候我們可以調(diào)用wait或者waitpid系統(tǒng)調(diào)用.總結(jié)一下有三：派生子進(jìn)程的進(jìn)程，即父進(jìn)程，其pid不變；對子進(jìn)程來說，fork返回給它0,但它的pid絕對不會是0；之所以fork返回0給它，是因?yàn)樗S時(shí)可以調(diào)用getpid（）來獲取自己的pid；fork之后父子進(jìn)程除非采用了同步手段，否則不能確定誰先運(yùn)行，也不能確定誰先結(jié)束。認(rèn)為子進(jìn)程結(jié)束后父進(jìn)程才從fork返回的，這是不對的，fork不是這樣的，vfork才這樣。【NOTE4】首先必須有一點(diǎn)要清楚，函數(shù)的返回值是儲存在寄存器eax中的。其次，當(dāng)fork返回時(shí)，新進(jìn)程會返回0是因?yàn)樵诔跏蓟蝿?wù)結(jié)構(gòu)時(shí)，將

7、eax設(shè)置為0；在fork中，把子進(jìn)程加入到可運(yùn)行的隊(duì)列中，由進(jìn)程調(diào)度程序在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)調(diào)度運(yùn)行。也就是從此時(shí)開始，當(dāng)前進(jìn)程分裂為兩個(gè)并發(fā)的進(jìn)程。無論哪個(gè)進(jìn)程被調(diào)度運(yùn)行，都將繼續(xù)執(zhí)行fork函數(shù)的剩余代碼，執(zhí)行結(jié)束后返回各自的值?！綨OTE5】對于fork來說，父子進(jìn)程共享同一段代碼空間，所以給人的感覺好像是有兩次返回，其實(shí)對于調(diào)用fork的父進(jìn)程來說，如果fork出來的子進(jìn)程沒有得到調(diào)度，那么父進(jìn)程從fork系統(tǒng)調(diào)用返回，同時(shí)分析sys_fork知道,fork返回的是子進(jìn)程的id。再看fork出來的子進(jìn)程,由copy_process函數(shù)可以看出，子進(jìn)程的返回地址為ret_from_fork（和

8、父進(jìn)程在同一個(gè)代碼點(diǎn)上返回），返回值直接置為0。所以當(dāng)子進(jìn)程得到調(diào)度的時(shí)候，也從fork返回，返回值為0。關(guān)鍵注意兩點(diǎn)：l.fork返回后，父進(jìn)程或子進(jìn)程的執(zhí)行位置。（首先會將當(dāng)前進(jìn)程eax的值做為返回值）2.兩次返回的pid存放的位置（eax中）進(jìn)程調(diào)用copy_process得到lastpid的值（放入eax中，fork正常返回后，父進(jìn)程中返回的就是lastpid）子進(jìn)程任務(wù)狀態(tài)段tss的eax被設(shè)置成0，fork.c中p-tss.eax=0;（如果子進(jìn)程要執(zhí)行就需要進(jìn)程切換，當(dāng)發(fā)生切換時(shí)，子進(jìn)程tss中的eax值就調(diào)入eax寄存器，子進(jìn)程執(zhí)行時(shí)首先會將eax的內(nèi)容做為返回值）當(dāng)子進(jìn)程開始

9、執(zhí)行時(shí)，copy_process返回eax的值。fork（）后，就是兩個(gè)任務(wù)同時(shí)進(jìn)行,父進(jìn)程用他的tss,子進(jìn)程用自己的tss,在切換時(shí)，各用各的eax中的值.所以，“一次調(diào)用兩次返回”是2個(gè)不同的進(jìn)程！看這一句：pid=fork（）當(dāng)執(zhí)行這一句時(shí)，當(dāng)前進(jìn)程進(jìn)入fork（）運(yùn)行，此時(shí)，fork（）內(nèi)會用一段嵌入式匯編進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用：int0 x80（具體代碼可參見內(nèi)核版本0.11的unistd.h文件的133行_syscall0函數(shù)）。這時(shí)進(jìn)入內(nèi)核根據(jù)此前寫入eax的系統(tǒng)調(diào)用功能號便會運(yùn)行sys_fork系統(tǒng)調(diào)用。接著，sys_fork中首先會調(diào)用C函數(shù)find_empty_process產(chǎn)生一

10、個(gè)新的進(jìn)程，然后會調(diào)用C函數(shù)copy_process將父進(jìn)程的內(nèi)容復(fù)制給子進(jìn)程，但是子進(jìn)程tss中的eax值賦值為0（這也是為什么子進(jìn)程中返回0的原因），當(dāng)賦值完成后，copy_process會返回新進(jìn)程（該子進(jìn)程）的pid，這個(gè)值會被保存到eax中。這時(shí)子進(jìn)程就產(chǎn)生了，此時(shí)子進(jìn)程與父進(jìn)程擁有相同的代碼空間，程序指針寄存器eip指向相同的下一條指令地址，當(dāng)fork正常返回調(diào)用其的父進(jìn)程后，因?yàn)閑ax中的值是新創(chuàng)建的子進(jìn)程號，所以，fork（）返回子進(jìn)程號，執(zhí)行else（pid0）;當(dāng)產(chǎn)生進(jìn)程切換運(yùn)行子進(jìn)程時(shí)，首先會恢復(fù)子進(jìn)程的運(yùn)行環(huán)境即裝入子進(jìn)程的tss任務(wù)狀態(tài)段，其中的eax值（copy_p

11、rocess中置為0）也會被裝入eax寄存器，所以，當(dāng)子進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，fork返回的是0執(zhí)行if（pid=0）?！綨OTE5】理解它關(guān)鍵在于理解堆棧的切換和壓棧，彈棧!關(guān)于子進(jìn)程的返回:子進(jìn)程復(fù)制了父進(jìn)程的棧內(nèi)容，從高到低SSESPEFLAGSCSEIP-此是int0 x80的下一條指令，也是子進(jìn)程開始執(zhí)行的地方DSESFSEDXECXEBXGSESIEDIEBPEAX（0）由于EAX=0,所以子進(jìn)程返回0給fork.注：新進(jìn)程的用戶棧設(shè)為其父進(jìn)程的用戶棧（最后彈出的SS,ESP）。如果父子進(jìn)程以copy_on_write方式共用用戶堆棧（Linux之下就是這樣的），而且在此之前父進(jìn)程修改了該堆

12、棧（如果父進(jìn)程先返回，這幾乎是肯定的），那么，系統(tǒng)已經(jīng)為父進(jìn)程創(chuàng)建了該用戶棧的副本，父進(jìn)程原來的用戶棧留給了子進(jìn)程。那么新進(jìn)程的系統(tǒng)棧已經(jīng)清空，新進(jìn)程回到了用戶態(tài)，返回到了函數(shù)fork?！綨OTE6】關(guān)于fork的討論與評價(jià)：fork好不好？相比其他操作系統(tǒng)如Windows.Windows會有諸如CreateProcess這樣的函數(shù)來創(chuàng)建一個(gè)與生俱來兩手空空的獨(dú)立的新進(jìn)程。然后還有一大堆參數(shù)，指手畫腳的告訴你這個(gè)那個(gè)是什么。煩K.I.S.S.(Keepitsimple,stupid.)是Unix的至高原則。fork起源于Unix操作系統(tǒng)。那是貝爾實(shí)驗(yàn)室的K&R（這兩人是Unix和C語言之父）的一項(xiàng)天才發(fā)明Linux由于與生俱來就與Unix血濃于水，所以繼承了它的這個(gè)天才發(fā)明。這種方法效率是很高的。因?yàn)閺?fù)制的代價(jià)是很低的。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)中，以及在client/server系統(tǒng)中的server一方的實(shí)現(xiàn)中，fork常常是最自然，最有效，最適宜的手段。很多人甚至懷疑，到底是先有fork還是