有意思的进程创建函数fork()的问题

在做某个公司的笔试题的时候遇到了这么一个问题，描述如下：

如下代码会输出多少个"-"字符？

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

int main()
{
int i;
for(i=0;i<2;i++)
{
fork();
printf("-\n");
}
return 0;
}

在这里只做一个引子，下面稍微介绍一下fork()然后再解决这个问题。

fork()函数

#include<unistd.h>

/*返回值：子进程中返回0，父进程中返回子进程ID，出错返回-1*/
pid_t fork(void);

由fork创建的新进程被称为子进程（child process）。fork函数被调用一次，但返回两次。子进程的返回值是0，而父进程的返回值则是新进程的进程ID。将子进程ID返回给父进程的理由是：因为一个进程的子进程可以有多个，并且没有一个函数使一个进程可以获得其所有子进程的进程ID。fork使子进程得到返回值0的理由是：一个进程只会有一个父进程，所以子进程总是可以调用getpid以获得其父进程的进程ID。

使fork失败的两个主要原因是：系统中已经有了太多的进程，或者该实际用户ID的进程总数超过了系统限制。

fork有下面两种用法：

（1）一个父进程希望复制自己，使父、子进程同时执行不同的代码段。这在网络服务进程中是常见的--父进程等待客户端的服务请求。当这种请求到达时，父进程调用fork，使子进程处理此请求。父进程则继续等待下一个服务请求到达。

（2）一个进程要执行一个不同的程序。这对shell是常见的情况。子进程从fork返回后立即调用exec。

归结起来说就是是实现多线程。C语言多线程实现需要自己控制来实现，这个比Java要复杂。

注意：fork确实创建了一个子进程并完全复制父进程，但是子进程是从fork后面那个指令开始执行的。对于原因也很合乎逻辑，如果子进程也从main开头到尾执行所有指令，那么它执行到fork指令时也必定会创建一个子子进程，子子孙孙无穷尽也，如此下去，这个小小的程序就可以创建无数多个进程可以把你的电脑搞瘫痪，所以fork作者肯定不会这么做。

在此，我们还是举一个最经典的fork的代码示例：

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

int main()
{
pid_t pid = fork();//程序从这里开始分岔，父子进程都从这一句开始执行一次

if(pid > 0)
{
sleep(2);
printf( "this is parent process:process id is %d\n",getpid() );
}
else if(pid==0)
{
printf( "this is child process:process id is %d\n",getpid() );
}
else
{
printf("error!\n");
}

return 0;
}

结果：



现在回到开头的程序上，到底输出多少个"-"？原来的代码将循环解析一下成为如下格式：

int main()
{
fork();
printf("-\n");
fork();
printf("-\n");
return 0;
}

分析：首先父进程A执行第一个fork()函数，然后生成了一个子进程B，此时A和B同时也就是并发执行，都执行printf("-");先输出了两个"-"，然后进程A和进程B由都执行fork()函数，因此A又创建了子进程C，B创建了子进程D，现在一共有四个进程ABCD，然后同时执行下面的printf("-");，打印四次，输出四个"-"，一共输出6个"-"。

如下图：






可见，一共执行了6次printf("-")。

OK，我们知道了这个之后再来看一道有意思的问题：

#include<stdio.h>
int main()
{
fork();
fork()&&fork()||fork();
fork();
}

请问有多少个进程？

分析：解决这个问题主要注意三点：1.子进程是从fork后面那个指令开始执行的；2.fork父子进程的不同返回值；3对于"a&&b"如果a为0，那么不会再执行b。

用语言来描述实在是太复杂，上一张，希望读者能够看懂：



最后的进程总数看有多少个节子点就行了。很明显一共是20个。关键点就是在树的第三层，C和D都是子进程，那么它俩返回的值都是0，因此"&&"后面的表达式就不会执行，之后执行最后一个fork()函数。但是A和B两个父进程返回值大于0，因此会执行后面的"fork()||fork()"。分析结束，如果有问题，可以留言。

参考资料：

《UNIX高级环境编程》

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