fork的相关知识及例题_fork函数题目

fork简介

一个进程，包括代码、数据和分配给进程的资源。fork（）函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。一个进程调用fork（）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

fork的相关例题：

1. 下面代码输出几个A？
   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <unistd.h>
   #include <string.h>
   int main()
   {
   fork() || fork();
   printf(“A\n”);
   exit(0);
   }
   
   解析：首先在父进程中fork出一个子进程，父进程中第一个fork返回大于0，||后就不用判定，此时父进程出输出一个A，在子进程中第一个fork返回0，继续判定||后的fork，此时子进程又产生一个相对于自己的子进程（我们称之为孙进程），在子进程中第二个fork返回大于0，输出一个A，孙进程中输出一个A，所以是3个A。

2.下列函数运行结果为？
int main()
{
int i = 0;
for( ;i < 2; i++ )
{
fork();
printf(“A\n”);
}
exit(0);
}

解析：i=0时，父进程产生一个子进程1，父进程输出一个A，子进程1中继续fork以下的代码，输出一个A，父进程中i=1,子进程1中i=1，此时父进程再产生一个子进程2，输出一个A，子进程2中产生一个子进程（孙进程），输出一个A，子i=2判定结束，子进程2输出一个A，孙进程输出一个A，所以运行结果是6个A。

3.下列函数运行结果为？
int main()
{
int i = 0;
for( ;i < 2; i++ )
{
fork();
printf(“A”);
}
exit(0);
}
解析：i=0时，父进程产生一个子进程1，父进程在缓冲区里放一个A，子进程1中继续fork以下的代码，缓冲区里存放一个A，父进程中i=1,子进程1中i=1，此时父进程再产生一个子进程2（这个子进程2将父进程缓冲区中里的A也复制过去），此时父进程i=2判定函数结束，输出两个A，子进程2，也输出两个A（有一个A是从父进程缓冲区复制过去的）子进程1产生子进程（孙进程），孙进程把子进程1的缓冲区中的A也复制过去，此时子进程1判定结束，输出两个A，孙进程判定结束输出两个A，所以一共是8个A。

缓冲区：

缓冲区(Buffer)就是在内存中预留指定大小的存储空间用来对输入/输出(I/O)的数据作临时存储，这部分预留的内存空间就叫做缓冲区。

刷新缓冲区的条件：
1.缓冲区中放满
2.‘\n’刷新缓冲区
3.flush刷新缓冲区
4.进程结束，自动刷新缓冲区

缓冲区的好处：
1.减少实际的物理读写次数
2.缓冲区在创建时就被分配内存，这块内存区域一直被重用，可以减少动态分配和回收内存的次数

缓冲区的相关例题：
1.下列函数输出为？
int main()
{
printf(“A”);
write(1,“B”,1); //将字符串“B”输出一个到标准输出
fork();
exit(0);
}
write(fd,“str”,n)
解析：父进程在缓冲区中放入一个A，write函数直接将B打印在屏幕，fork后子进程缓冲区中也有一个A，子进程exit结束，输出A，父进程exit结束输出一个A，所以按照顺序，输出为BAA。

fork引起的僵死进程：

1. 僵死进程：

在unix术语中，一个已经终止但是其父进程尚未对其进行善后处理（获取终止子进程的有关信息，释放它仍占用的资源）的进程称为僵死进程。

2. 僵死进程的产生：

子进程先于父进程结束，父进程没有调用wait/waitpid获得子进程的退出码，没有回收子进程释放子进程所占有的资源。

3. 僵死进程的解决：

1.可以在父进程中调用wait函数获取子进程退出码
2.设置signal处理函数（交给内核处理）
3.还可以先杀死父进程，然后僵死进程变成孤儿进程交给“init进程”管理

4. 怎么查看僵死进程：

利用命令ps，可以看到有标记为Z的进程就是僵死进程

5. 僵死进程的危害：

在每个进程退出的时候,内核释放该进程所有的资源,包括打开的文件,占用的内存等。 但是仍然为其保留一定的信息(包括进程号the process ID,退出状态the termination status of the process,运行时间the amount of CPU time taken by the process等)。直到父进程通过wait / waitpid来取时才释放。 但这样就导致了问题，如果进程不调用wait / waitpid的话， 那么保留的那段信息就不会释放，其进程号就会一直被占用，但是系统所能使用的进程号是有限的，如果大量的产生僵死进程，将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程. 此即为僵尸进程的危害。

fork写时拷贝：

写时拷贝：
fork子进程完全复制父进程的栈空间，也复制了它的内存分配页表，但没有复制物理页面，所以这时虚拟地址相同，物理地址也相同，但是会把父子共享的页面标记为“只读”（类似mmap的private的方式），如果父子进程一直对这个页面是同一个页面，直到其中任意一个进程要对共享的页面进行“写操作”，这时内核会 分配+复制 一个物理页面给这个进程使用，同时修改页表。而把原来的只读页面标记为“可写”，留给另外一个进程使用。

写时拷贝的意义：
如果子进程只是对父进程的数据进行读取操作，那么子进程用的就是父进程的数据。如果子进程需要对某数据进行修改，那么在修改前，子进程才会拷贝出需要修改的这份数据，对这份备份进行修改。这就满足了父子进程的数据相互独立，互不影响的要求。同时节省内存资源，提高内存使用率。