[Chapter 3 Process]Practice 3.1 相关知识：进程创建、fork函数

3.1 Using the program shown in the Figure3.30, explain what the output will be at LINE A

答案：LINE A 处的输出是PARENT: value = 5。

解析: 此问题的相关知识有进程创建、fork函数。

　　当父进程调用fork函数时， 新创建的子进程几乎但不完全与父进程相同， 子进程会获得一份父进程用户级虚拟地址空间的拷贝， 但是此拷贝是独立的， 拷贝内容包括文本、数据和bss段、堆以及用户栈。

　　所以在图中程序执行时， 子进程有一份自己的虚拟地址空间， 里面存放着和父进程相同的一份代码、数据、用户栈的拷贝， 而且是与父进程的地址空间是独立的。 因此， 子进程和父进程都有一个value变量， 二者互不影响。程序执行时， 子进程中的value会改变为20， 但是父进程的value值依然是5.

扩展： 在父进程创建新的子进程时， 子进程还会获得与父进程打开文件描述符相同的拷贝， 也就是说， 当父进程调用fork函数时， 子进程可以读写父进程中打开的任何文件。 父进程和子进程之间的最大区别在于它们有不同的PID。

　　fork函数是有趣的（也是常常令人迷惑的）， 因为它只被调用一次， 却会返回两次： 一次是在调用进程（父进程）中返回， 返回值是新建的子进程的PID； 一次是在新建的子进程中返回， 返回值是0。 因此总是可以利用fork的返回值来判断程序是在父进程还是子进程中执行。

　　　　#include <sys/types.h>

　　　　#include<unistd.h>

　　　　pid_t fork(void)；

　　　　返回： 子进程返回0， 父进程返回子进程的PID， 如果出错， 则为-1。

　　如果是第一次学习fork函数， 画进程图通常会有所帮助， 其中每个水平的箭头对应与从左到右执行指令的进程， 而每个垂直的箭头对应于fork函数的执行。

　　

　　

　　下面的图示是一个父进程创建子进程的实例

　　当在Linux系统上运行这个程序时， 我们得到下面的结果：

　　　　parent: x = 0

　　　　child  :  x = 2

　　这个简单的例子有一些微妙的方面。

　　　　＊调用一次， 返回两次。 对于只创建一个子进程来说， 这还是挺直接的， 但是具有多个fork实例的程序可能会令人迷惑。

　　　　＊并发执行。 父进程和子进程是并发运行的独立进程。 内核能够以任意方式交替执行他们的逻辑控制流中的指令。在此系统上运行这个程序时， 父进程先完成它的printf语句， 然后是子进程。 然而， 在另一个系统上可能正好相反。 一般而言， 作为程序员， 决不能对不同进程中指令的交替执行做出任何假设。

　　　　＊相同的但是独立的地址空间。 如果能够在fork函数在父进程和子进程中返回后立即暂停这两个进程， 我们会看到每个进程的地址空间都是相同的。 每个进程的有相同的用户栈、 相同的本地变量值、相同的堆、相同的全局变量值， 以及相同的代码。 因此， 在实例程序中， 当fork在第8行返回时， 本地变量x在父进程和子进程都为1. 然而因为父进程和子进程都是独立的进程， 它们都有自己的私有地址空间。 父进程和子进程对x所做的任何改变都是独立的， 不会反映在另一个进程的存储器中。 这就是为什么当父进程和子进程调用各自的printf语句时， 它们中的变量x会有不同的值的原因。 3.1问题同样是这个原因。

　　　　＊共享文件。 当运行这个实例程序时， 我们注意到父进程和子进程都把它们的输出显示到了屏幕上。 原因就是子进程继承了父进程所有打开的文件。 当父进程调用fork函数时， stdout文件是被打开的， 并指向屏幕。 所以子进程的输出也指向了屏幕。

　　文章中的理论知识摘自《Computer Systems: A Programmer's Perspective second edition》