fork函数&父子进程共享数据的研究&写时拷贝技术_父子进程的写时拷贝

一、fork函数原型
#include <unistd.h> //引用fork()时的头文件
pid_t fork(void); 

返回值
pid_t是进程描述符，其实就是int类型，如果fork()函数调用失败，就返回-1.
成功调用fork()函数一次，返回两次——在父进程中返回子进程的pid(非0值)，在子进程中返回0.

函数功能
以当前进程作为父进程创建出一个新的子进程，并且将父进程的所有资源拷贝给子进程，这样子进程作为父进程的一个副本存在。父子进程几乎时完全相同的，但也有不同的如父子进程PID不同。

注意
当fork成功调用后此时有两个数据相同的父子进程，我们可以通过fork的返回值来判断接下来程序是在执行父进程还是子进程。
id==0：执行子进程
id>0：在父进程中执行
id<0：fork函数调用失败

 fork生成子进程后父子进程谁先运行是不确定的，即fork函数执行完成，父进程和子进程都独立运行。
二、父子进程共享数据的研究
1、全局变量、局部变量

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <unistd.h>
 
int gdata = 10;
 
int main()
{
	int ldata = 10;
	pid_t pid = fork();
	if(pid == 0)
	{
		gdata++;
		ldata++;
		printf("gdata=%d,ldata=%d\n",gdata,ldata);
		printf("&gdata=%x,&ldata=%x\n",&gdata,&ldata);
	}
	else
	{
		sleep(2);
		printf("gdata=%d,ldata=%d\n",gdata,ldata);
		printf("&gdata=%x,&ldata=%x\n",&gdata,&ldata);
	}
}

通过结果得知，子进程对全局数据gdata、局部数据ldata进行了修改，但是父进程获取的数据确仍然是初始化的值。所以我们可以得知，在数据类型为全局变量、局部变量（栈区）时，父子进程之间的数据不共享。

2、堆区数据（动态内存）

int main()
{
	char *ptr = (char *)malloc(10);//动态申请堆区空间
	assert(ptr != NULL);
	
	strcpy(ptr,"hello");
	pid_t pid = fork();
	assert(-1 != pid);
	if(pid == 0)
	{
		strcpy(ptr,"world");
		printf("child:%s\n",ptr);
		printf("child:0x%x\n",ptr);
	}
	else
	{
		printf("father:%s\n",ptr);
		printf("father:0x%x\n",ptr);
	}
}

 

 malloc函数仅仅是开辟虚拟空间，真正开辟物理空间是在程序中使用开辟的空间时。当数据类型是动态开辟时，父子进程的数据不共享。
写时拷贝技术:fork以后并不会真正复制空间，只有任意一个进程视图修改的时候，才会将要修改数据的那一页复制出来
fork之后，子进程回拷贝父进程的PCB结构，然后对PCB里面数据做修改。父进程的页表直接拷贝给子进程，父子进程共享所有的数据空间。

 当父子进程任意一个进程试图修改数据时，操作系统就会将要修改的数据所在的页直接复制出来。

3、文件：fork之前打开的文件描述符（对于fork之后，父子进程相互独立，单独执行）

//a.txt
helloworld

int main()
{
	int fd = open("a.txt",O_RDWR);
	assert(fd != -1);
 
	pid_t n = fork();
	assert(n != -1);
 
	if(n == 0)
	{
		char *buff[128] = {0};
		read(fd,buff,5);
		printf("child:%s\n",buff);
	}
	else
	{
		char *buff[128] = {0};
		read(fd,buff,5);
		printf("father:%s\n",buff);
	}
	close(fd);
	exit(0);
}
 

对于数据类型为文件时，父子进程之间共享数据，具体而言是共享了读写偏移量。

 

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