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Linux操作系統(tǒng)是一個開源的操作系統(tǒng)，世界上眾多的服務(wù)器和超級計算機都采用了這個操作系統(tǒng)。在Linux中，進程是多任務(wù)環(huán)境下的基本實體，是執(zhí)行中的程序?qū)嵗?，包含程序代碼、進程控制塊及其它數(shù)據(jù)。在C語言中，可以利用系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)來創(chuàng)建進程，實現(xiàn)多任務(wù)程序的執(zhí)行。本篇文章將介紹如何輕松理解linux創(chuàng)建進程函數(shù)，以及如何將其用于打造高效程序。
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一、Linux創(chuàng)建進程函數(shù)介紹
在Linux中，使用fork函數(shù)可以實現(xiàn)進程的創(chuàng)建和復(fù)制。fork函數(shù)會拷貝父進程的狀態(tài)信息，包括當(dāng)前進程所處的代碼位置、寄存器值以及其他運行時的信息。同時，也會把父進程中打開的文件描述符和內(nèi)存映射拷貝到子進程中。在子進程創(chuàng)建成功之后，父進程和子進程分別運行在不同的內(nèi)存空間中，它們之間擁有各自獨立的地址空間和寄存器值。
fork函數(shù)的基本形式如下：
“`c
pid_t fork(void);
“`
其中，函數(shù)返回一個pid_t類型的值，如果pid_t的值為0，則表示當(dāng)前運行的進程為子進程，否則表示當(dāng)前運行的進程為父進程。例如，以下代碼展示了如何使用fork函數(shù)創(chuàng)建子進程：
“`c
#include
#include
#include
int mn(){
int pid = fork();
if(pid == 0){
printf(“This is child process, pid is %d\n”, getpid());
}else{
printf(“This is parent process, child pid is %d, parent pid is %d\n”, pid, getpid());
wt(NULL);
}
return 0;
}
“`
運行結(jié)果如下：
“`
This is parent process, child pid is 1234, parent pid is 1233
This is child process, pid is 1234
“`
在上述代碼中，父進程調(diào)用了wt函數(shù)來等待子進程執(zhí)行完畢。我們可以看到，子進程會繼承父進程的pid，并輸出其自身的pid，而父進程則會接收到子進程的pid。
二、如何利用創(chuàng)建進程函數(shù)打造高效程序
在實際應(yīng)用中，我們經(jīng)常需要使用多進程來實現(xiàn)任務(wù)并行處理，提高程序的性能。例如，可以使用多進程來實現(xiàn)計算密集型的任務(wù)，將任務(wù)分配到多個進程中進行并行計算。同時，也可以使用多進程來實現(xiàn)阻塞型任務(wù)的并發(fā)處理，例如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器就是使用多線程或多進程實現(xiàn)連接并發(fā)處理的。
在使用多進程進行并行處理時，需要注意以下幾點：
1. 合理分配進程數(shù)：進程數(shù)過多容易導(dǎo)致資源搶占和上下文切換的開銷過大，進程數(shù)過少則不能充分發(fā)揮處理器資源。建議根據(jù)任務(wù)的計算量和計算復(fù)雜度的大小，確定合理的進程數(shù)。
2. 進程間通信：多個進程之間需要進行數(shù)據(jù)傳輸和共享，例如使用管道、共享內(nèi)存、信號等。需要注意不同進程間競爭資源的問題，避免產(chǎn)生死鎖等問題。
3. 錯誤處理：多進程處理出錯的情況較為復(fù)雜，需要合理的錯誤處理機制，以避免影響整個程序的正常運行。
例如，以下例子使用多進程來實現(xiàn)對一個數(shù)組進行并行求和的操作。為了避免上下文切換過于頻繁，我們將數(shù)組按照進程數(shù)進行分割，并分配給每個進程進行計算。
“`c
#include
#include
#include
#include
#define ARR_SIZE 10000000
int arr[ARR_SIZE];
int sum = 0;
int mn(){
int i;
for(i = 0; i
arr[i] = i;
}
int proc_num = 8;
int fd[proc_num][2];
for(i = 0; i
if(pipe(fd[i])
printf(“pipe creation fled.\n”);
exit(1);
}
int pid = fork();
if(pid
printf(“process creation fled.\n”);
exit(1);
}else if(pid == 0){
close(fd[i][0]);
int start_index = i * (ARR_SIZE / proc_num);
int end_index = start_index + (ARR_SIZE / proc_num);
int proc_sum = 0;
for(int j = start_index; j
proc_sum += arr[j];
}
write(fd[i][1], &proc_sum, sizeof(int));
printf(“Process %d finishes summing, result is %d\n”, getpid(), proc_sum);
close(fd[i][1]);
exit(0);
}
close(fd[i][1]);
}
for(i = 0; i
int proc_sum;
read(fd[i][0], &proc_sum, sizeof(int));
sum += proc_sum;
close(fd[i][0]);
}
printf(“The sum of array is %d\n”, sum);
return 0;
}
“`
以上代碼將數(shù)組按照進程數(shù)進行分割，每個進程分別計算其所分配的部分，完成計算后將部分求和結(jié)果發(fā)送給父進程，父進程將所有部分求和結(jié)果相加，得到最終結(jié)果。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- Linux中的進程問題，以及exit(0); 和sleep(5);
Linux中的進程問題，以及exit(0); 和sleep(5);
俺跟你解釋一下：
fork是copy一個跟當(dāng)前進程一模一樣的進程，包括當(dāng)前進程的所有狀態(tài)（有特殊設(shè)置就不會拷貝，如文件標(biāo)識）。子進程如果不設(shè)置新的執(zhí)行程序，會繼續(xù)執(zhí)行fork之后的代碼，注意前面提過的copy跟父進程一模一樣的代碼。
pid==0代表是子進程，因此子進程會執(zhí)行這段代碼：
if(pid==0)
{
乎畝 printf(“child!!!\n”);
//這里會造成子進程的主線程，main執(zhí)行線程，阻塞5秒
sleep(5);
exit(0);
}
pid > 0 代表是父進程，因此父進程繼續(xù)執(zhí)行的代碼為：
if(pid>0)
{
//此處必須等待子進程結(jié)束，子進程調(diào)用exit(0),時會通知父進程繼續(xù)執(zhí)行
歲睜森 //屬于進程間通訊、同步的一個手段之一。那子進程等待5秒被喚醒，執(zhí)行exit(0)
//父進程收到通知，獲取到子進程的退出狀態(tài)，繼續(xù)就會printf，基本也就是等待了5秒
//然后父進程return 0 等價于exit(0)正常結(jié)束
wait(NULL);//不這樣寫，父進程直接結(jié)束可能會產(chǎn)生
僵尸進程
，也可早銷能變成孤兒進程由
//由init進程領(lǐng)養(yǎng)，并正確結(jié)束。通用的做法必須wait。根據(jù)操作系統(tǒng)以及版本不同處理
//方式可能不一樣，如aix可能就會有僵尸進程產(chǎn)生
printf(“father!!!\n”);
}
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