等待存在或不存在时fork系统调用的控制流程

Question

在此代码中（运行在 linux 上）：

void child_process()
{
    int count=0;

    for(;count<1000;count++)
    {
        printf("Child Process: %04d\n",count);
    }
    printf("Child's process id: %d\n",getpid());
}

void parent_process()
{
    int count=0;

    for(;count<1000;count++)
    {
        printf("Parent Process: %04d\n",count);
    }
}


int main()
{
    pid_t pid;
    int   status;        

    if((pid = fork()) < 0)
    {
        printf("unable to create child process\n");
        exit(1);
    }
    
    if(pid == 0)
        child_process();
    

    if(pid > 0)
    {
        printf("Return value of wait: %d\n",wait();
        parent_process();
    }

    return 0;
}

如果代码中不存在 wait()，其中一个进程（子进程或父进程）将完成其执行，然后将控制权交给 linux 终端，最后剩下的进程（子进程或父进程）将运行。这种情况的输出是：

Parent Process: 0998
Parent Process: 0999
guest@debian:~/c$ Child Process: 0645   //Control given to terminal & then child process is again picked for processing
Child Process: 0646
Child Process: 0647

如果代码中出现 wait()，执行流程应该是什么？

当调用 fork() 时，必须创建包含父进程和子进程的进程树。在上面的代码中，当子进程的处理结束时，通过wait()系统调用通知父进程僵尸进程死亡，但是父子进程是两个独立的进程，是否强制子进程结束后控制权直接传递给父进程？（完全没有控制权给其他进程，如终端）-如果是，那么它就像子进程是父进程的一部分（像一个函数）从另一个函数调用）。

Answer 1

此评论至少具有误导性：

   //Control given to terminal & then child process is again picked for processing

“终端”进程并没有真正进入等式。它总是运行ning，假设您正在使用终端仿真器与您的程序进行交互。（如果您使用的是控制台，则没有终端进程。但现在不太可能了。）

控制用户界面的进程是您正在使用的任何 shell。你输入一些 command-line like

$ ./a.out

和 shell 将您的程序安排到运行。（顺便说一下，shell 是一个没有特殊权限的普通用户程序。您可以自己编写。）

具体来说，shell:

使用 fork 创建一个 child 进程。
使用 waitpid 等待 child 进程完成。

child 进程设置任何必要的重定向，然后使用一些 exec 系统调用，通常是 execve，用 ./a.out 程序替换自身，传递 execve（或其他）您指定的命令行参数。

就是这样。

您的程序，在 ./a.out 中，使用 fork 创建一个 child，然后可能会等待 child 在终止之前完成。一旦您的 parent 进程终止，shell 的 waitpid() 就可以 return，一旦它 return，shell打印一个新的命令提示符。

所以至少有三个相关进程：shell、你的parent进程和你的child进程。在没有像 waitpid() 这样的同步函数的情况下，无法保证顺序。因此，当您的 parent 进程调用 fork() 时，创建的 child 可以立即开始执行。或不。如果它确实立即开始执行，它不一定会抢占您的 parent 进程，前提是您的计算机相当现代并且具有多个内核。他们可以同时执行。但这不会持续很长时间，因为您的 parent 进程将立即调用 exit 或立即调用 wait.

当一个进程调用wait（或waitpid）时，它被挂起并在它等待的进程终止时再次变为运行nable。但同样没有保证。进程运行nable 这一事实并不意味着它会立即启动运行ning。但一般情况下，在没有高负载的情况下，操作系统会很快启动运行ning它。同样，它可能运行与另一个进程同时运行，例如您的 child 进程（如果您的 parent 没有等待它完成）。

简而言之，如果您进行了一百万次实验，而您的 parent 等待您的 child，那么您将看到同样的结果一百万次； child 必须在 parent 取消挂起之前完成，您的 parent 必须在 shell 取消挂起之前完成。（如果你的 parent 进程在 before waiting 之前打印了一些东西，你会看到不同的结果；parent 和 child 输出可以是任意顺序，或者甚至重叠。）

另一方面，如果您的 parent 没有等待 child，那么您可能会看到许多结果中的任何一个，并且在一百万次重复中您可能会看到不止一个（但概率不同）。由于 parent 和 child 之间没有同步，输出可能以任一顺序出现（或交错）。由于 child 与 shell 不同步，它的输出可能出现在 shell 的提示之前或之后，或者与 shell 的提示交错。没有任何保证，除了 shell 在您的 parent 完成之前不会恢复。

请注意，终端仿真器是一个完全独立的进程，运行始终处于启用状态。它拥有一个 pseudo-terminal （“pty”），这是它模拟终端的方式。 pseudo-terminal 是一种管道；在管道的一端是认为它正在与控制台通信的进程，在另一端是终端仿真器，它解释正在写入 pty 的任何内容以便在 GUI 中呈现它，并将任何击键发送给它接收，适当修改为通过管道返回的字符流。由于终端仿真器永远不会暂停，因此它的执行与您计算机上任何其他活动的进程交错，它会（或多或少）立即向您显示由您的 shell 或它启动的进程发送的任何输出向上。（同样，假设机器没有超载。）

等待存在或不存在时fork系统调用的控制流程

Control flow of fork system call when wait is present or not present

c

operating-system

fork

wait