【Linux进程篇3】说白了，Linux创建进程（fork父子进程）也就那样！！！

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每日鸡汤：没人可以好运一生，只有努力才是一生的护身符，不放弃、不辜负。

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目录

前言

一：前期知识铺垫

1.1：查看/杀死进程指令

1.1.1：查看进程指令

1.1.2：杀死进程指令

1.2：获取进程PID（编号标识符）

1.2.1：while循环监视脚本

1.2.2：获取进程PID

1.3：获取进程的父进程编号标识符（PPID）

1.4：总结

二：父进程fork创建子进程

三：创建进程需要打败的四个怪兽(问题)

3.1：怪兽一：为什么fork要给子进程返回0，给父进程返回子进程的PID？

3.2：怪兽二：fork函数究竟在干什么？干了什么？

3.3：怪兽三：一个函数是如何返回2次的？如何理解？

3.4：怪兽四：一个变量怎么会有两个不同的内容？如何理解？

前言

根据前篇文章，我们已经了解了操作系统通过先描述再组织来对进程进行管理。描述进程操作系统自动生成task_struct结构体，组织进程将多个task_struct结构体对象”链起来“形成数据结构，这样对进程的管理就变成了对链表的增删改查。

一：前期知识铺垫

1.1：查看/杀死进程指令

1.1.1：查看进程指令

ps ajx：查看所有的进程；

ps ajx | grep pro：只查看名为pro的进程

ps ajx | head -1 ; ps ajx | grep pro：查看pro进程的时候将最开始的那一列名称显示出来。

多行指令并行起来【;  &&】：

所以将 ps ajx | head -1 指令和 ps ajx | grep pro指令并行起来：

法一：ps ajx | head -1 && ps ajx | grep pro

法二：ps ajx | head -1 ; ps ajx | grep pro

1.1.2：杀死进程指令

但是发现有多余的进程——grep --color=auto pro；这是因为grep”关键字过滤“，要过滤名为pro的进程，前提就是将grep指令运行起来，一旦被运行起来，grep就也被加载到了内存当中了，形成进程。那么如何将它给取消（杀）掉呢？

杀死进程的两种方式：

法一：grep -v grep【ps ajx | head -1 && ps ajx | grep pro | grep -v prep】

法二：kill -9 该进程的PID编号【常用】

1.2：获取进程PID（编号标识符）

1.2.1：while循环监视脚本

while :; do echo "Hello Linux"; sleep 1; done

while循环打印Hello Linux，每间隔1秒打印一次。

每间隔1秒获取一个进程 ，用来监视进程情况。

while :; do ps ajx | head -1 ; ps ajx | grep pro | grep -v grep; echo "----------------------"; sleep 1; done

开始时没有进程，之后运行可执行程序pro进程时，立刻就出现了./pro进程了

1.2.2：获取进程PID

PID也是task_struct内部的属性之一。通过getpid函数获取该进程的PID编号

看例子：查看getpid函数用法：man getpid

pro.c文件内部

 看运行情况：

1.3：获取进程的父进程编号标识符（PPID）

PPID：该进程父进程的PID。

getppid函数：获取当前进程的父进程PID。

查看getppid函数的用法：man getppid

验证情况：

pro.c文件内部：

 运行情况：

 那么该进程的父进程到底是什么？

查看父进程：ps ajx | head -1 ; ps ajx | grep 4901 | grep -v grep

 该进程的父进程是bash进程。bash进程的PID=4901

1.4：总结

1. 进程的PCB数据结构体中含有一系列属性，例如PID和PPID就是PCB数据结构体中的属性。
2. 通过系统调用接口使用getpid()方法获取某一个进程的PID，使用getppid()方法来获取该进程的PPID(父进程PID)
3. 发现，无论我们怎样操作进程，父进程PPID总是不变的（除了重新登陆xshell）
4. 查看父进程：ps ajx | head -1 ; ps ajx | grep 21823(该进程的PPID)=> bash进程，PID = 21823，即该进程是通过bash进程创建出来的【使用fork函数】
5. 每次登录xshell的时候，系统就会创建一个新的bash进程，所以每一次的bash进程的PID可能会不同=> 在终端上输入的所有进程都是bash的子进程。

二：父进程fork创建子进程

fork函数手动创建进程：

fork函数创建进程成功，会返回两个值。

pro.c文件

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

int main()
{
    printf("begin：我是一个进程，pid：%d, ppid：%d\n",getpid(),getppid());
    pid_t id = fork();
    sleep(1);
    if(id == 0)
    {
        //子进程
        printf("子进程id = %d\n",id);
        while(1)
        {
            printf("我是一个子进程，pid: %d, ppid: %d\n",getpid(),getppid());
            sleep(1);
        }
    }
    else if (id > 0)
    {
        //父进程
        printf("父进程id = %d\n",id);
        while(1)
        {
            printf("我是一个父进程，pid: %d, ppid: %d\n",getpid(),getppid());
            sleep(1);
        }
    }
    else 
    {
        //错误，error
    }
    return 0;
}

编译运行情况： 

 执行流，是从上往下依次进行的。

1. 并且fork函数给父进程返回子进程的PID，给子进程返回0。为什么？
2. fork函数到底干了什么使得一个id进入了两个循环。
3. fork函数怎么能够返回两次的。为什么？
4. 发现一个id变量竟然可以有两个值。为什么？

三：创建进程需要打败的四个怪兽(问题)

3.1：怪兽一：为什么fork要给子进程返回0，给父进程返回子进程的PID？

答：返回不同的返回值，是为了区分让不同的执行流执行不同的代码块。即，可以通过fork返回值明确访问哪一个子进程。

一般而言，fork之后的代码块”父子共享“。

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

int main()
{

    printf("begin：我是一个进程，pid：%d, ppid：%d\n",getpid(),getppid());
    pid_t id = fork();
    printf("检测父进程和子进程代码共享\n");    
    sleep(1);
    if(id == 0)
    {
        //子进程
        printf("子进程id = %d\n",id);
        while(1)
        {
            printf("我是一个子进程，pid: %d, ppid: %d\n",getpid(),getppid());
            sleep(1);
        }
    }
    else if (id > 0)
    {
        //父进程
        printf("父进程id = %d\n",id);
        while(1)
        {
            printf("我是一个父进程，pid: %d, ppid: %d\n",getpid(),getppid());
            sleep(1);
        }
    }
    else 
    {
        //错误，error
    }
    return 0;
}

若fork之后的代码父子共享，那么”检测父进程和子进程代码共享“这句话会执行两次！！！

3.2：怪兽二：fork函数究竟在干什么？干了什么？

知道：

进程 = 内核数据结构(PCB/task_struct) + 代码和数据

所以， fork创建子进程的本质：系统中多了一个进程(PCB / task_struct)。并且，通过fork创建的子进程以父进程为模板，在对应的属性(pid,ppid,...)进行一些修改来创建的一个新的进程。

 fork之后，父子进程之后代码是共享的。且，在代码加载到内存中之后，代码是不可修改的，即内存中的代码是不可被修改的。

那么fork函数之后，父子代码是共享的，那么数据呢？=>问题四解决。

我们为什么要创建子进程呢？最主要的目的就是需要想办法让父与子进程执行不同的代码块（让fork具有不同的返回值）。

3.3：怪兽三：一个函数是如何返回2次的？如何理解？

首先说明，fork也是一个函数。并且因为父子进程代码是共享的。

 因为父子进程都是独立的task_struct，都是可以被CPU调度运行的。

return ret;  ：也是代码，也是属于父与子共享的【父进程返回一个ret，子进程返回一个ret】

所以一个函数返回了2次的。

3.4：怪兽四：一个变量怎么会有两个不同的内容？如何理解？

我们已经知道通过fork函数是可以返回2次的。那么一个id变量怎么会有不同的内容？

一个学习知识点：进程是具有独立性的！！！

任何平台，进程在运行的时候，是具有独立性的【例如，关闭酷狗音乐进程，并不影响xshell进程...】，即一个进程退出崩溃不影响另一个进程。

因为父进程和子进程属于两个进程，两个进程各自具有独立性！

那么如何看待进程中【代码和数据】中的数据？答：因为在内存中的数据可能被修改，所以为了保证父子的独立性，就不能让父进程和子进程共享同一份数据！！！

父进程的数据是原有的数据，那么子进程的数据呢？

理论情况下：操作系统会单独的拷贝父进程的数据，在粘贴到另外内存中开辟的空间，作为子进程的数据！

但是，实际上数据层面会发生写时拷贝【用多少，给多少空间】（达到节省空间的目的）

步骤如下：

首先，父进程和子进程同时指向相同的代码和数据。之后父进程和子进程进行后续代码的共享。但是当子进程想对数据(共享的某一数据)进行修改时，操作系统为了保证进程的独立性，会进行拦截(将子进程要修改数据的要求进行拦截)，此时操作系统将要修改的数据变量那一部分(id变量)重新在内存中开辟合适的新空间，将该变量放入新建空间中，该新建空间独属于子进程。这样就只开辟一个4字节的空间即可。子进程修改多少数据，就创建多大的空间。

写时拷贝 

fork函数的 return 过程的时候，是写入吗？ 

• pid_t id = fork();
• 在父进程 return 时，id就是父进程的数据
• 在子进程 return 时，操作系统写时拷贝，在新空间内定义一个新的id变量【独属于子进程的id】

如果父子进程被创建好，fork()往后，谁先运行呢？

关于谁先运行，由调度器【将进程调度到CPU中】决定，是不确定的，在内存中，有许多的进程，各个进程都要进入到CPU中执行，各个进程就是竞争关系，为了避免一个进程被调用多次，而另一个进程一次也没有被调用过，这就需要有调度器（保证进程之间公平）。