fork() - 多个进程和系统调用

作者:编程家 分类: c++ 时间:2025-10-25

fork() - 多个进程和系统调用

在操作系统中，一个进程可以创建一个新的子进程，这个操作被称为fork()。fork()系统调用在父进程中创建一个子进程，使得两个进程可以并行运行，各自独立地执行不同的任务。这种方式可以提高系统的并发性和资源利用率。本文将介绍fork()系统调用的原理和用法，并通过案例代码来演示。

fork()系统调用的工作原理

在操作系统中，每个进程都有一个唯一的进程ID（PID）来标识自己。当一个进程调用fork()系统调用时，操作系统将创建一个新的进程，并为其分配一个新的PID。新进程是原始进程的完全副本，包括代码段、数据段、堆栈等。两个进程之间的区别在于它们的PID和父进程ID（PPID）。

使用fork()创建子进程

下面是一个简单的案例代码，演示了如何使用fork()系统调用创建一个子进程：

c
#include 
#include 
int main() {
    pid_t pid = fork();
    
    if (pid < 0) {
        printf("Fork failed.\n");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        printf("This is the child process.\n");
        printf("Child PID: %d\n", getpid());
        printf("Parent PID: %d\n", getppid());
    } else {
        printf("This is the parent process.\n");
        printf("Parent PID: %d\n", getpid());
        printf("Child PID: %d\n", pid);
    }
    
    return 0;
}

在上述代码中，首先调用了fork()系统调用来创建一个子进程。然后根据返回值判断当前是父进程还是子进程。如果返回值小于0，说明fork()调用失败；如果返回值等于0，说明当前是子进程；如果返回值大于0，说明当前是父进程。

使用fork()实现并行计算

fork()系统调用的一个常见用法是实现并行计算。通过创建多个子进程，每个子进程负责执行一部分计算任务，可以加快计算速度。下面是一个简单的案例代码，演示了如何使用fork()来实现并行计算：

c
#include 
#include 
#include 
int main() {
    int sum = 0;
    
    for (int i = 1; i <= 100; i++) {
        pid_t pid = fork();
        
        if (pid < 0) {
            printf("Fork failed.\n");
            return 1;
        } else if (pid == 0) {
            sum += i;
            return 0;
        }
    }
    
    for (int i = 1; i <= 100; i++) {
        wait(NULL);
    }
    
    printf("The sum is: %d\n", sum);
    
    return 0;
}

在上述代码中，通过循环创建了100个子进程，每个子进程负责计算1到100之间的一个数的和。父进程使用wait()函数等待所有子进程执行完毕，然后输出最终的计算结果。

使用fork()系统调用可以创建多个并行运行的进程，各自独立地执行不同的任务。fork()系统调用的工作原理是创建一个原始进程的完全副本，包括代码、数据和堆栈等。通过合理地使用fork()系统调用，可以提高系统的并发性和资源利用率。


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