视觉上For循环中fork()会发生什么

Question

我一直试图了解fork()行为.这一次在for-loop.请注意以下代码:

#include <stdio.h>

void main()
{
   int i;

   for (i=0;i<3;i++)
   {
      fork();

      // This printf statement is for debugging purposes
      // getppid(): gets the parent process-id
      // getpid(): get child process-id

      printf("[%d] [%d] i=%d\n", getppid(), getpid(), i);
   }

   printf("[%d] [%d] hi\n", getppid(), getpid());
}

这是输出:

[6909][6936] i=0
[6909][6936] i=1
[6936][6938] i=1
[6909][6936] i=2
[6909][6936] hi
[6936][6938] i=2
[6936][6938] hi
[6938][6940] i=2
[6938][6940] hi
[1][6937] i=0
[1][6939] i=2
[1][6939] hi
[1][6937] i=1
[6937][6941] i=1
[1][6937] i=2
[1][6937] hi
[6937][6941] i=2
[6937][6941] hi
[6937][6942] i=2
[6937][6942] hi
[1][6943] i=2
[1][6943] hi

我是一个非常有视觉的人,所以我真正理解事物的唯一方法就是通过图表.我的导师说会有8个hi语句.我编写并运行了代码,确实有8个hi语句.但我真的不明白.所以我画了下面的图:

更新图表以反映评论:)

观察:

1. 父进程(main)必须迭代循环3次.然后调用printf
2. 在父for循环的每次迭代中,调用fork()
3. 在每次fork()调用之后,i递增,因此每个子函数在递增之前从i开始for循环
4. 在每个for循环结束时,打印"hi"

这是我的问题:

• 我的图表是否正确？
• 为什么输出中有两个实例i=0？
• i在fork()之后,每个孩子有什么价值？如果相同的值i被转移,那么"分叉"何时停止？
• 是否总是2^n - 1这样可以计算分叉的子女数量？所以,这里n=3,这意味着2^3 - 1 = 8 - 1 = 7孩子,这是正确的吗？

Answer 1

从for循环开始,这是如何理解它的.

1. 循环从父级开始, i == 0

2. 父母fork(),创造孩子1.

3. 您现在有两个进程.两个都打印i=0.

4. 现在循环在两个进程中重新启动i == 1.

5. 父母和孩子1 fork(),创造孩子2和3.

6. 您现在有四个流程.全部四个打印i=1.

7. 现在循环在所有四个进程中重新启动i == 2.

8. 父母和孩子1到3全部fork(),创造4到7岁的孩子.

9. 你现在有八个进程.所有八个打印i=2.

10. 现在循环在所有八个进程中重新启动i == 3.

11. 循环终止于所有八个进程,i < 3不再如此.

12. 打印所有八个流程hi.

13. 所有八个进程终止.

所以你0打印两次,1打印四次,2打印8次,hi打印8次.

Answer 2

1. 是的,这是对的.(见下文)
2. 不,在调用之后i++执行,因为这是循环的工作方式.forkfor
3. 如果一切顺利,是的.但是,请记住fork可能会失败.

关于第二个的一点解释:

for (i = 0;i < 3; i++)
{
   fork();
}

类似于:

i = 0;
while (i < 3)
{
    fork();
    i++;
}

因此i在分叉进程(父对象和子进程)中是增量前的值.但是,增量会立即执行fork(),所以在我看来,图表可以被视为正确.

Answer 3

一一回答您的问题：

我的图表正确吗？

是的，本质上。这也是一个非常好的图表。

也就是说，如果您将i=0etc. 标签解释为指代完整循环迭代，则是正确的。然而，图中没有显示的是，在 eachfork()之后，fork()调用之后的当前循环迭代部分也由分叉的子进程执行。

为什么i=0输出中有两个实例？

因为你有printf()after fork()，所以它由父进程和刚刚分叉的子进程执行。如果在printf()之前移动fork()，它将仅由父进程执行（因为子进程尚不存在）。

i之后的每个孩子都有什么价值fork()？如果i结转相同的值，那么“分叉”何时停止？

的值i不会被 更改fork()，因此子进程看到的值与其父进程相同。

需要记住的fork()是，它被调用了一次，但它返回了两次——一次在父进程中，一次在新克隆的子进程中。

对于更简单的示例，请考虑以下代码：

printf("This will be printed once.\n");
fork();
printf("This will be printed twice.\n");
fork();
printf("This will be printed four times.\n");
fork();
printf("This will be printed eight times.\n");

创建的子进程fork()是其父进程的（几乎）完全克隆，因此，从它自己的角度来看，它“记得”是它的父进程，继承了父进程的所有状态（包括所有变量值、调用堆栈和正在执行的指令）。唯一的直接区别（除了系统元数据，例如由 返回的进程 ID 之外getpid()）是 的返回值fork()，它在子进程中为零，但在父进程中非零（实际上是子进程的 ID）。

2^n - 1计算分叉的孩子数量的方法总是如此吗？那么，在这里n=3，这意味着2^3 - 1 = 8 - 1 = 7孩子，哪个是正确的？

每个执行 a 的进程都会fork()变成两个进程（除非在异常错误情况下fork()可能会失败）。如果父子fork()进程继续执行相同的代码（即不检查返回值，或者自己的进程ID，并根据它分支到不同的代码路径），那么随后的每个fork都会使进程数增加一倍。所以，是的，在三个 fork 之后，您最终将总共有 2³ = 8 个进程。