操作系统-关于fork&父进程&子进程

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前言

这学期在学操作系统，目前感觉还是挺有意思的。

操作系统老师：“鼓励你们大开脑洞多试试，会有各种奇异的结果，但是最后居然都能解释出来。”

本文是根据课上讲解+自行实践写的。

测试环境：Ubuntu

正文

关于fork()的3种返回值

• 这里提到的fork和下面程序中使用的fork()是一个C语言库函数，不是系统调用级别的fork()；它根据不同的情况会返回3种类型的值。（而系统调用级别的fork只返回一种值：那就是创建出来的子进程的pid。）
  1. 在父进程中，返回创建的子进程的pid
  2. 在子进程中，返回0
  3. 出错，返回负值

下面程序的if分支是对这个知识点的运用。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(){

	pid_t pid;
	pid = fork();  //创建子进程
	
	if(pid==0){
		printf("child process\n");
	}
	else if (pid>0){
		printf("parent process\n");
	}
	else{
		//error 这里不作处理
	}	

}

输出结果是：
parent process
child process
（不同操作系统中可能顺序不一样？因为父进程和子进程可以并发，执行顺序由操作系统调度策略决定？——不是特别确定）

关于缓冲区

• 上课的时候老师提到了一个例子，让我们回去自己试试

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(){

	pid_t pid;
	
	//第一种
	printf("start...");
	//第二种
	//printf("start...\n");
	
	pid = fork();
	
	if(pid==0){
		printf("child process\n");
	}
	else if (pid>0){
		printf("parent process\n");
	}
	else{
		//error 这里不作处理
	}	

}

可以看到我们在fork()调用前写了一局printf，两种情况唯一的区别就是多了个’\n’。

• 输出结果：
  1. 第一种：
     start…parent process
     start…child process
  2. 第二种：
     start…
     parent process
     child process

看到这个结果我就觉得可能是’\n’能刷新/清除缓冲区之类的原因吧。然后问了下老师。

• 我：pcb中是否存在类似输出缓冲区的信息，而换行可以刷新/清空缓冲区？所以执行fork()时，"start…"还在缓冲区没有真正地被输出在显示器上，就被复制到子进程的pcb中的缓冲区去了。
• 老师：如果不强制清除缓冲区，想当于子进程不仅copy了父进程的内存、PCB，还copy了缓冲区的内容。\n 或者flush都是强制清除缓冲区，所以加\n就是清除之后再执行下一条指令。如果不加\n，提交到缓冲区就接着执行下一条指令了。

关于wait()的机制

• 经过测试，Ubuntu下：当父进程调用wait()函数时，是从调用的那一刻起，CPU就不再执行父进程了，父进程进入waiting（阻塞）状态，等待合作进程（子进程）的消息，直到子进程完全结束，父进程才会变成ready（就绪）状态。
• 因为只在Ubuntu和Mac os上测试了下，在别的系统中还有一种可能(虽然并未找到这样的系统，因为根本没有去试)：CPU还是会执行父进程，只是每次执行的时候都因为fork()、wait()返回值之类的原因在一直停留在wait()，无法执行下面的语句，造成从表面上看好像没有执行的假象。