使用 switch 语句来分叉两个进程

Question

我正在学习 C 课程的介绍，但我对第一个作业有点难过。我们的任务是创建一个父进程和两个子进程。到目前为止，文本向我们展示的所有示例都涉及带有一位父母和一位孩子的 switch 语句。我对如何将其转换为一个父进程和两个子进程感到有些困惑。这是我目前所拥有的：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i, pid, status;
    pid = fork();
    switch(pid) {
    case -1:
        /* An error has occurred */
        printf("Fork Error");
        break;
    case 0:
        /* This code is executed by the first parent */
        printf("First child process is born, my pid is %d\n", getpid());
        printf("First child parent process is %d\n", getppid());
        for (i=1; i<=10; i++)
            printf("First child process, iteration: %d\n", i);
        printf("First child dies quietly.\n");
        break;
    default:
        /* This code is executed by the parent process */
        printf("Parent process is born, my pid is %d\n", getpid());
        wait(&status);
        printf("Parent process dies quietly.\n");
    }
}

这非常适合这一过程：

Parent process is born, my pid is 10850
First child process is born, my pid is 10851
First child parent process is 10850
First child process, iteration: 1
First child process, iteration: 2
First child process, iteration: 3
First child process, iteration: 4
First child process, iteration: 5
First child process, iteration: 6
First child process, iteration: 7
First child process, iteration: 8
First child process, iteration: 9
First child process, iteration: 10
First child dies quietly.
Parent process dies quietly.

基本上我只需要对第二个过程做同样的事情......就像：

printf("Second child process is born, my pid is %d\n", getpid());
printf("Second child parent process is %d\n", getppid());
for (k=1; k<=10; k++)
    printf("Second child process, iteration: %d\n", i);
printf("Second child dies quietly.\n");
break;

但我只是不知道如何从我目前所掌握的情况下到达那里。我正在接近这种正确的方式吗？我应该使用更好的方法吗？非常感谢。

Answer 1

有一个一般规则。当您使用fork(2) 时，您应该始终处理以下三种情况：

1. fork 给了 0，你在 child 进程中
2. fork 给了一个肯定的pid_t，你在父进程中
3. fork 失败并给出-1

人们（新手）有时会忘记最后一个（失败）案例。但它确实发生了，您可以通过在祖父进程中使用 setrlimit(2) 和 RLIMIT_NPROC 来轻松测试这种情况，以降低对进程的限制，通常祖父进程是您的外壳（例如，使用 ulimit Bash builtin 和-u)。

现在，如何处理这三种情况是编码风格的问题。您可以使用switch，但也可以使用两个if。您的代码使用了switch，这样做是正确的。

作为一般规则，大多数system calls（在syscalls(2) 中列出）可能会失败，并且您几乎总是需要处理失败情况（请参阅errno(3) 并使用perror(3)）。

另请阅读Advanced Linux Programming（可免费下载）。

我对如何将其转换为一个父进程和两个子进程感到有些困惑。

fork 系统调用正在创建（成功时）恰好一个子进程。因此，如果您需要两个孩子，您应该连续调用两次（并在两次调用中测试失败）。如果你需要一个孩子和一个孙子，你应该做第二个fork，只有当第一个给0时。当然你需要保持两者（成功和积极）pid_t -e.g.在两个变量中 - 由您对 fork 的两次调用返回。

为避免zombie processes，每个成功的fork 都应稍后有其等待系统调用（例如waitpid(2) 或wait 或wait4(2) 或wait3）。你在哪里等待取决于你是否想让两个孩子同时跑步。但是每个成功的fork 都应该有一个对应的成功的wait 调用。

如果您想异步收到有关子进程更改（尤其是终止）的通知，另请阅读signal(7)（和signal-safety(7)）关于SIGCHLD。一种常见的方法是安装一个SIGCHLD 信号处理程序（例如使用sigaction(2) 或旧的signal(2)），它只设置一些全局volatile sigatomic_t 标志并测试然后在代码中方便的位置清除该标志（例如在某些event loop 使用 poll(2))。

注意：请注意 fork 与 C 编程无关（fork 未在 C11 标准 n1570 或其前身 C99 中定义）。这是POSIX 和 Linux 的事情。 Windows 或 z/OS 或 Arduino 微控制器本身没有它，但可以在某些标准 C 中进行编程。

Answer 2

您可以将 fork 和 switch case 放在循环中，以便它分叉多个进程，如下所示：

编辑：您可以在每次分叉后删除if 条件以调用wait，或者如果您想启动所有子进程然后等待它们终止，在每次迭代中您可以收集每个子进程的 pid（在父进程中即在默认开关情况下）在一个数组中，并在最后一次迭代中循环调用waitpid（对于每个pid）以确保每个子进程都已退出

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    int i, pid, status;
    int j = 0;
    int numChildren = 2;/*Change it to fork any number of children*/
    for(j = 0;j< numChildren;j++)
    {
            pid = fork();
            switch(pid) {
            case -1:
                /* An error has occurred */
                printf("Fork Error");
                break;
            case 0:
                /* This code is executed by the first parent */
                printf("First child process is born, my pid is %d\n", getpid());
                printf("First child parent process is %d\n", getppid());
                for (i=1; i<=10; i++)
                    printf("First child process, iteration: %d\n", i);
                printf("First child dies quietly.\n");
                exit(0);/*Otherwise it will fork its own child*/
                break;
            default:
                /* This code is executed by the parent process */
                printf("Parent process is born, my pid is %d\n", getpid());
                if(j == (numChildren - 1))/*You can remove this condition to wait after each fork*/
                {
                wait(&status);
                printf("Parent process dies quietly.\n");
                }
            }
        }
}

Answer 3

要生成 2 个孩子，您调用 fork()2x。所以用 2 个不同的变量调用 fork，然后等待它们。