fork 进程创建与同步

概要：通过示例代码逐行解析 fork 系统调用：fork 创建子进程、父子进程分支执行，以及父进程通过 wait 等待子进程退出实现同步。

int pid;
pid = fork();
if(pid > 0){
    printf("parent: child=%d\n", pid);
    pid = wait();
    printf("child %d is done\n", pid);
} else if(pid == 0){
    printf("child: exiting\n");
    exit();
} else {
    printf("fork error\n");
}

代码逐行解析

1. 变量声明

   int pid;
   

   声明一个整型变量 pid，用于存储 fork() 系统调用的返回值。

2. 创建子进程

   pid = fork();
   

   fork() 是系统调用，它会创建一个当前进程的副本（子进程）。调用后，系统中的进程数+1。

   • 在父进程中：fork() 返回新创建的子进程的进程ID（PID，一个大于0的正整数）。
   • 在子进程中：fork() 返回 0。
   • 如果创建失败：fork() 返回 -1。

3. 根据 fork() 的返回值分流执行 这是一个典型的三路分支，对应上述三种情况。

   • 父进程执行路径 (pid > 0)

     if(pid > 0){
         printf("parent: child=%d\n", pid); // 1. 打印子进程的PID
         pid = wait();                       // 2. 调用wait()，阻塞等待任意一个子进程结束
         printf("child %d is done\n", pid);  // 3. 子进程结束后，打印其PID
     }
     

     1. 父进程打印它刚创建的子进程的ID。
     2. wait() 系统调用使父进程挂起（阻塞），直到它的一个子进程终止（本例中就是它刚创建的那个）。wait() 返回被终止的子进程的PID，并回收其资源（防止成为“僵尸进程”）。
     3. 父进程被唤醒，打印已结束的子进程PID。

   • 子进程执行路径 (pid == 0)

     else if(pid == 0){
         printf("child: exiting\n"); // 子进程打印信息
         exit();                     // 子进程调用exit()终止自己
     }
     

     1. 子进程打印一条信息。
     2. exit() 系统调用立即终止当前进程（子进程）。子进程的所有资源会被内核释放，并向父进程发送一个“终止信号”。注意：标准C库中 exit() 通常需要一个状态参数，如 exit(0)。

   • 错误处理路径 (pid < 0，通常是-1)

     else {
         printf("fork error\n"); // 打印创建失败的错误信息
     }
     

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可能的输出示例

由于进程调度顺序不确定，父进程的 printf 和子进程的 printf 输出可能交错，但逻辑顺序是确定的。

一种典型的输出顺序是：

parent: child=12345
child: exiting
child 12345 is done

• 第一行是父进程在 wait() 之前打印的。
• 第二行是子进程打印的。
• 第三行是子进程结束后，父进程从 wait() 返回后打印的。

另一种可能的输出顺序是：

child: exiting
parent: child=12345
child 12345 is done