fork 系统调用是如何工作的

Question

我有一个关于 fork 系统调用的非常具体的问题。我有这段代码：

int main (void) 
{
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pid_t pid = fork ();

        if ( !pid ) {
            printf("CHILD | PID: %d, PPID: %d\n", getpid(), getppid());
            _exit(i + 1);
        }

    }

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        int status;
        waitpid(-1, &status, 0);

        if (WIFEXITED(status)) {
            printf("IM %d AND CHILD WITH EXIT CODE %d TERMINATED\n",
                    getpid(), WEXITSTATUS(status));

        } 
        else {
            printf("ERROR: CHILD NOT EXITED\n");
        }
    }

    return 0;
}

产生这个输出：

CHILD | PID: 3565, PPID: 3564
CHILD | PID: 3566, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 1 TERMINATED
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 2 TERMINATED
CHILD | PID: 3573, PPID: 3564
CHILD | PID: 3567, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 9 TERMINATED
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 3 TERMINATED
CHILD | PID: 3568, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 4 TERMINATED
CHILD | PID: 3569, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 5 TERMINATED
CHILD | PID: 3570, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 6 TERMINATED
CHILD | PID: 3571, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 7 TERMINATED
CHILD | PID: 3572, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 8 TERMINATED
CHILD | PID: 3574, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 10 TERMINATED

这让我想知道 fork 到底是如何工作的，以及新进程真正执行的代码是什么。看上面的输出结果，看不懂：

1. 如何秒周期打印之前先为完成所有迭代？我还注意到这第二个 for总是由父进程执行，这让我想知道 while on first for cycle，if pid != 0（这意味着父进程调用）第二个 for cycle是否被执行（？）
2. 为什么 CHILD 进程没有按 PID 排序打印？

那么，归根结底，fork 究竟是如何工作的，由谁来执行什么？

Answer 1

当您 时fork，内核创建一个新进程，它是分叉进程的副本，并且两个进程在 之后继续执行fork（返回代码显示是否发生错误，以及正在运行的代码是父进程还是子进程）。这个“继续执行”部分不一定立即发生：内核只是将新进程添加到运行队列中，它最终会被调度并运行，但不一定立即执行。

这解释了您所询问的两种行为：

• 由于新进程不一定立即安排，父进程可能会在任何子进程有机会运行之前继续运行；
• 创建顺序对运行队列没有太大（如果有）影响，因此不能保证子进程将按照它们创建的顺序运行。