Linux中使用C语言的fork()函数创建子进程的实例教程

下面是详细讲解创建子进程的实例教程。

什么是子进程？

在Linux系统中，一个进程可以创建其他进程。被创建的进程称为子进程，而新创建进程的进程称为父进程。子进程继承了父进程的所有属性和资源，包括进程ID、打开的文件描述符、信号处理方式等。

如何创建子进程？

Linux中使用C语言提供了 fork() 函数来创建子进程。fork()函数是一个系统调用，调用后会在调用进程中复制出一个新进程，这个新进程就是子进程，同时复制出来的新进程会和原进程一样执行 fork() 之后的代码。

#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

成功调用 fork() 函数后，会返回两个值：子进程中返回0；父进程中返回子进程的进程ID（PID）。

下面是一个简单的示例，展示了如何使用 fork() 函数创建子进程：

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

int main() {
    pid_t pid;
    printf("Before fork\n");
    pid = fork();
    if (pid == -1) {
        perror("Fork failed");
        return -1;
    } else if (pid == 0) { // child process
        printf("I am the child process\n");
        printf("My PID is %d\n", getpid());
    } else { // parent process
        printf("I am the parent process\n");
        printf("My child's PID is %d\n", pid);
    }
    printf("After fork\n");
    return 0;
}

运行程序，可以看到输出：

Before fork
I am the child process
My PID is 1234
After fork
I am the parent process
My child's PID is 1234
After fork

子进程的运行顺序

在实际场景中，子进程和父进程的运行顺序是不能确定的。因此，在使用 fork() 函数创建子进程时，我们应该始终确保子进程和父进程是交替运行的。这需要我们在代码中进行特殊处理。

我们还以一个具体的服务端与客户端通信过程为例：

• 服务端监听本地的某个端口，等待客户端连接
• 当服务端接收到连接请求时，创建一个子进程处理该连接
• 父进程继续监听连接请求

以下是代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

#define MAXLINE 4096
#define SERV_PORT 9877

void do_echo(int sockfd);

int main(int argc, char **argv)
{
    int listenfd, connfd;
    pid_t childpid;
    socklen_t clilen;
    struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;

    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (listenfd < 0) {
        perror("socket error");
        return -1;
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        perror("bind error");
        return -1;
    }

    if (listen(listenfd, 10) < 0) {
        perror("listen error");
        return -1;
    }

    for (;;) {
        clilen = sizeof(cliaddr);
        connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *) &cliaddr, &clilen);
        if (connfd < 0) {
            perror("accept error");
            continue;
        }
        if ((childpid = fork()) == 0) { // In child process
            close(listenfd);
            do_echo(connfd);
            exit(0);
        }
        close(connfd); // In parent process
    }
    return 0;
}

void do_echo(int sockfd)
{
    ssize_t n;
    char buf[MAXLINE];

    for (;;) {
        memset(buf, 0, MAXLINE);
        n = read(sockfd, buf, MAXLINE);
        if (n < 0) {
            if (errno == EINTR) {
                continue;
            } else {
                perror("read error");
                break;
            }
        } else if (n == 0) {
            printf("client closed connection\n");
            break;
        }
        write(sockfd, buf, n);
    }
    close(sockfd);
}

运行服务端程序，可以看到输出：

accepted connection from 127.0.0.1:56178
accepted connection from 127.0.0.1:56180

然后可以在客户端向服务端发送数据，服务端会回显收到的数据。

总结

本文详细讲解了如何在Linux中使用C语言的fork()函数创建子进程，并且提供了两个实例来巩固理解。子进程和父进程的运行顺序是不能确定的，因此在使用时需要注意编写代码，保证子进程和父进程的交替执行。