fork() 在这里做什么？答案

【问题标题】：What is fork() doing here?fork() 在这里做什么？
【发布时间】：2022-01-16 14:39:11
【问题描述】：

所以我想弄清楚这段代码在做什么：

int k = 5;
 if(fork() == fork()) ++k; else --k;
 printf("%d\n", k);

困扰我的是我收到不同的输出：

4
4
4

4
4
6

我添加了一个 PID 检测器，所以我可以看到所有进程的 ID：

int main ()
{
   int k = 5;
    if(fork() == fork()) ++k; else --k;
    printf("%d\n", k);
    int pid;
    pid = fork();
    if(pid == 0)
    {
         printf("\n Process id : %d",getpid());
         printf("\n Parrent process id : %d\n" ,getppid());
    }

    return 0;
}

但有时我会得到输出：

Process id : 9472
 Parrent process id : 1413

 Process id : 9474
 Parrent process id : 1413

 Process id : 9471
 Parrent process id : 1413

 Process id : 9473
 Parrent process id : 1413

或：

 Process id : 9557
 Parrent process id : 1413

 Process id : 9556
 Parrent process id : 1413

 Process id : 9558
 Parrent process id : 9554

 Process id : 9559
 Parrent process id : 9553

请让我明白这里发生了什么。

【问题讨论】：

Re “困扰我的是我收到不同的输出：”：操作系统不保证进程执行的顺序。因此，来自各种子进程和父进程的输出以不同的顺序出现。而且，由于您的程序不会等待子进程完成，因此有时父进程会在其子进程打印之前退出，然后子进程会重新连接到替代原始父进程的另一个进程。
如果你do like this，也许更容易看到发生了什么
那里有些可疑之处，@EricPostpischil。如果进程A 的父进程在A 本身终止之前终止，那么A 应该由进程1 继承，而不是其他进程。
您的“PID 检测器”fork()s 再次，然后报告（仅）来自这些额外分叉的子进程的 PID。以这种方式报告 PPID 的进程都不是早先打印值 k 的进程——它们是这些进程的子进程。这似乎是一件奇怪的事情，我不确定你认为它在告诉你什么。
@TedLyngmo 非常感谢，我想我现在明白了一点！

标签： c linux process fork pid

【解决方案1】：

我为孩子们将您的原始代码扩展为wait，这样您就可以确保获得所有输出并添加更多输出。

你有两个forks，所以总共会有四个进程。

只有在这些进程之一中，fork() == fork() 才会成为 true。这是当这两个fork()s 中的第一个被调用返回到子进程时，下一个fork() 被调用并且也返回到子进程。

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

const char *foo(pid_t a, pid_t b) {
    if (a == b) return "child,child";
    if (a && b) return "parent,parent";
    if (a) return "parent,child";
    return "child,parent";
}

int main() {
    int k = 5;
    pid_t p1, p2;

    if ((p1 = fork()) == (p2 = fork())) {
        ++k;
    } else {
        --k;
    }

    printf("%d %s\tppid=%d  pid=%d\n", k, foo(p1, p2), getppid(), getpid());

    int wstatus;
    if (p1) wait(&wstatus);
    if (p2) wait(&wstatus);
}

示例输出。请注意，由于所有进程同时运行，因此顺序可能会发生变化。

6 child,child   ppid=2  pid=4
4 parent,child  ppid=1  pid=3
4 child,parent  ppid=1  pid=2
4 parent,parent ppid=0  pid=1

这里的第一个进程1 创建2 和3，在创建2 的情况下我们得到fork() == fork()。

【讨论】：

非常感谢@TedLyngmo，但我不确定我是否理解 ppid=0 是谁，初始过程是 1 不是吗？那么谁是0？
@Jorj2014 不客气！我在Compiler Explorer 中运行代码，在该容器中，0 是“系统”进程，1 是您运行的程序的第一个进程。

【解决方案2】：

困扰我的是我收到不同的输出：

代码无条件呈现fork()s 两次。在第一个fork 成功后，原来有两个进程。两个都执行第二个fork，所以，假设所有fork调用成功，最终会有四个进程。

成功时，fork() 将子 PID 返回给原始进程，将 0 返回给子进程。失败时，它返回 -1 给父级（并且没有子级）。如果事实上两个forks 都成功了，那么所有生成的进程的PID 都会不同，所以fork() == fork() 将评估为true 的唯一情况是在第一个孩子的孩子中，其中两个fork() 调用都会有返回 0。仅在该过程中，k 将递增；在其他进程中会递减。

进程不共享内存，因此增量和减量分别反映在各个进程的k 的单独副本中。由于没有对各种进程的运行顺序进行控制，原则上它们可以以任何顺序打印它们的值k。这涵盖了三个观察到的输出。

但是对于只打印三个k 值的情况呢？最可能的解释是第一个fork() 成功，但在其中一个结果过程中第二个失败，返回-1。如果在原始进程中发生fork() 失败，那么第二个fork() 的成功实例仍将产生一个进程，其中fork() == fork() 评估为真。另一方面，如果fork 失败发生在第一个孩子中，那么fork() == fork() 中的任何进程都不会评估为真。这将解释两个三输出结果。

就 PID 和 PPID 而言，似乎让您感到困惑的一件事是某些进程的父进程终止的影响。除了初始进程之外的进程总是有一个活进程作为其父进程。如果进程P 的原始父进程在P 本身终止之前终止，则分配不同的父进程； 在符合 POSIX 的系统上，这将是进程 1。

由于您的程序没有做任何事情来确保父进程比其子进程更长寿，因此您有时会看到一些原始父进程在其子进程之前终止的影响。这解释了 PPID 模式的变化。但是，您似乎在一个环境（可能是某种容器）中运行您的程序，该环境（可能是某种容器）在新父级的分配细节方面不符合 POSIX，这在某种程度上掩盖了该问题的根源。

【讨论】：