fork
fork()函數(shù)是linux下的一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，它的作用是產(chǎn)生一個(gè)子進(jìn)程，子進(jìn)程是當(dāng)前進(jìn)程的一個(gè)副本，它跟父進(jìn)程有一樣的虛存內(nèi)容，但也有一些不同點(diǎn)。
但是，值得注意的是，父進(jìn)程調(diào)用fork()后，fork()返回的是生成的子進(jìn)程（如果能順利生成的話）的ID。子進(jìn)程執(zhí)行的起點(diǎn)也是代碼中fork的位置，不同的是下面這段C語(yǔ)言代碼展示了fork()函數(shù)的使用方法：

// myfork.c

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

int main(int argc, char **argv) {
  while (1) {
    pid_t pid = fork();
    if (pid > 0) {
      // 主進(jìn)程
      sleep(5);
    } else if (pid == 0) {
      // 子進(jìn)程
      return 0;
    } else {
      fprintf(stderr, "fork error\n");
      return 2;
    }
  }
}

調(diào)用fork()函數(shù)后，系統(tǒng)會(huì)將當(dāng)前進(jìn)程的絕大部分資源拷貝一份（其中的copy-on-write技術(shù)這里不詳述），該函數(shù)的返回值有三種情況，分別是：
1.大于0，表示當(dāng)前進(jìn)程為父進(jìn)程，返回值是子進(jìn)程號(hào)；
2.等于0，表示當(dāng)前進(jìn)程是子進(jìn)程；
3.小于0（確切地說(shuō)是等于-1），表示fork()調(diào)用失敗。

看兩個(gè)比較有意思的C語(yǔ)言題目。
 
第一題：計(jì)算下面代碼理論上總共打印了多少行：(網(wǎng)易2011筆試題)

#include
#include
#include
int main(){
    int i;
    for(i = 0; i<5; i++){
        fork();
        printf("%d\n",getpid());
        fflush(stdout);
    }
}

問(wèn)題解答：
這道問(wèn)題并不難，最快的想法就是2+4+8+16+32，因?yàn)榈谝粚拥膒rintf會(huì)有兩個(gè)進(jìn)程打印，第二層會(huì)增加到4個(gè)，以此往下，就得出62行。
 
但我這里打算采用另外一種方法，一種更加直觀的方法，就是直接數(shù)出來(lái)，這樣會(huì)避免大腦短路，而且對(duì)下一題目有幫助。
 
要直接數(shù)出來(lái)也很簡(jiǎn)單，只是有些繁瑣，因?yàn)槊垦h(huán)一次，都會(huì)打印一行并且產(chǎn)生一個(gè)子進(jìn)程，子進(jìn)程又會(huì)繼續(xù)循環(huán)打印并產(chǎn)生新的進(jìn)程。我們可以在草稿紙上畫(huà)一棵樹(shù)，畫(huà)出每個(gè)進(jìn)程的子進(jìn)程以及循環(huán)次數(shù)，如果你眼力夠好，腦子不容易亂，這種方法很快會(huì)讓你得到正確答案。但我恰好腦子不是能夠保證清醒的人，畫(huà)了三遍樹(shù)得到的都是錯(cuò)誤答案。
 
隨后，我在紙上用了一種更簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——隊(duì)列進(jìn)行計(jì)算，并且順利得出了答案。我是這樣計(jì)算的：

首先，主進(jìn)程會(huì)循環(huán)5次，則我們將5壓入到隊(duì)列中：

queue =" 5 ";
sum = 0; //sum是總打印次數(shù)

主進(jìn)程會(huì)循環(huán)5次，打印5行并且產(chǎn)生5個(gè)子進(jìn)程，這5個(gè)子進(jìn)程分別會(huì)打印5，4，3，2，1行，則我們將這5個(gè)數(shù)放入隊(duì)列，并將第一個(gè)5出隊(duì)列加入到sum中：

queue = " 5 4 3 2 1 ";
sum = sum + 5;

這樣，我們?cè)偃￡?duì)列首元素，即5，他會(huì)打印5行，并且生成4個(gè)子進(jìn)程，子進(jìn)程的分別會(huì)打印4，3，2，1行，我們把這4個(gè)數(shù)放入到隊(duì)列中，并將第一個(gè)5出隊(duì)列加入到sum中：

queue = " 4 3 2 1 4 3 2 1";
sum = sum + 5;

我們繼續(xù)重復(fù)上面的工作，取首元素4，他會(huì)打印4行，并且會(huì)聲稱(chēng)3個(gè)子進(jìn)程，子進(jìn)程分別打印3，2，1行，重復(fù)上面的入隊(duì)列和出隊(duì)列操作：

queue = " 3 2 1 4 3 2 1 3 2 1 ";
sum = sum + 4;

這樣，以此重復(fù)以上的操作，當(dāng)遇到元素1的時(shí)候，只有出隊(duì)列而沒(méi)有入隊(duì)列的操作，因?yàn)橹淮蛴?行的子進(jìn)程不會(huì)再循環(huán)產(chǎn)生新的子進(jìn)程。最后，當(dāng)隊(duì)列中不再有元素的時(shí)候，sum就是總共打印的行數(shù)。
 
這種方法的有點(diǎn)是你可以很輕松、很清醒的在紙上把隊(duì)列寫(xiě)出來(lái)并算出答案，缺點(diǎn)是如果你加法不好，很容易算錯(cuò)答案！
 

第二題：問(wèn)下面的代碼執(zhí)行后總共產(chǎn)生了多少進(jìn)程（不包括主進(jìn)程）？（2009 EMC筆試）

#include
int main(){
    fork();
    fork() && fork() || fork();
    fork();
}

這個(gè)題目跟上一個(gè)對(duì)比起來(lái)就稍微有點(diǎn)難度了，因?yàn)槟憔退惝?huà)樹(shù)也有可能算錯(cuò)！
 
我個(gè)人感覺(jué)這個(gè)題目考察兩方面的知識(shí)：1、開(kāi)頭所講的fork()返回值；2、&&和||的運(yùn)算。
 
讓我們現(xiàn)討論下&&和||的運(yùn)算再來(lái)繼續(xù)討論這個(gè)題目。&&是“邏輯與”操作，如果兩個(gè)操作數(shù)有一個(gè)為0，則整個(gè)式子為0。標(biāo)準(zhǔn)C中規(guī)定，如果&&運(yùn)算符的左操作數(shù)為0，則不計(jì)算右操作數(shù)；如果左操作數(shù)為1，才計(jì)算右操作數(shù)。
與之類(lèi)似，||操作符是“邏輯或”操作，標(biāo)準(zhǔn)C規(guī)定如果||運(yùn)算符左操作數(shù)為1，則不計(jì)算右操作數(shù)；如果左操作數(shù)為0，則計(jì)算右操作數(shù)。
 
繼續(xù)來(lái)看我們的題目，我們把題目中的5個(gè)fork()分別標(biāo)記為A,B,C,D,E。則我們可以看到，主進(jìn)程一共產(chǎn)生4個(gè)進(jìn)程，分別產(chǎn)生在A,B,C,E位置上（B,C兩個(gè)fork()返回值都不是0，因此B&&C不為0，因此不計(jì)算D）。讓我們?nèi)匀徊捎蒙项}的算法，使用一個(gè)隊(duì)列：

首先，將主進(jìn)程產(chǎn)生子進(jìn)程的位置放到隊(duì)列中：

queue = " A B C E ";
sum = 0;

我們從隊(duì)列中取首元素A，我們分析A處產(chǎn)生的進(jìn)程，發(fā)現(xiàn)它會(huì)在B, C, E三處產(chǎn)生子進(jìn)程，我們把這三個(gè)元素插入到隊(duì)列中，并將sum+1。

queue = " B C E B C E ";
sum ++;

然后，我們從隊(duì)列中取出首元素B，B處產(chǎn)生的子進(jìn)程稍稍不一樣，因?yàn)樽舆M(jìn)程中B所代表的fork()返回值為0，因此C得不到執(zhí)行，而D會(huì)得到執(zhí)行。因此，B處產(chǎn)生的子進(jìn)程會(huì)執(zhí)行D, E，將這兩個(gè)元素送入隊(duì)列，sum++：

queue = " C E B C E D E ";
sum ++;

下面，我們?nèi)∈自谻，分析發(fā)現(xiàn)，C處產(chǎn)生的進(jìn)程會(huì)執(zhí)行D, E,送入隊(duì)列并且sum++:

queue = " E B C E D E D E ";
sum ++;

同上一題一樣，依次這樣執(zhí)行，遇到E則沒(méi)有元素入隊(duì)列，直到最后隊(duì)列為空，sum就是總共產(chǎn)生的進(jìn)程個(gè)數(shù)。

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