为何fork生成10个进程输出10次而非7次？进程数量计算解析

代码回顾 #

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

int main(){
    int pid = fork();
    fork();    
    if (pid == 0)
    {
      fork();
      fork();
    }
    printf("process ID: %d\n", getpid());
    return 0;
}

进程生成分步解析 #

我们从初始进程（记为P0）开始，逐行分析fork()调用的影响：

1. 第一次fork()：int pid = fork(); #

• P0调用fork()，生成子进程P1。
• P0中，pid被赋值为P1的进程ID（非0）；P1中，pid被赋值为0。
• 当前总进程数：2（P0、P1）

2. 第二次fork()：fork(); #

• 当前存在的2个进程（P0、P1）都会执行这个fork()：
  • P0生成子进程P2，P2继承P0的pid值（非0）；
  • P1生成子进程P3，P3继承P1的pid值（0）。
• 当前总进程数：2 + 2 = 4（P0、P1、P2、P3）

3. if (pid == 0)分支内的两次fork() #

只有pid值为0的进程会进入这个分支，也就是P1和P3（P0、P2的pid非0，跳过分支）。我们分别分析这两个进程的执行：

针对P1的两次fork()

• 第一次fork()：P1生成子进程P4，总进程数变为4 + 1 = 5。
• 第二次fork()：此时P1和P4都会执行这个fork()，各自生成子进程P5、P6，总进程数增加2，变为5 + 2 = 7。

针对P3的两次fork()

• 第一次fork()：P3生成子进程P7，总进程数变为7 + 1 = 8。
• 第二次fork()：此时P3和P7都会执行这个fork()，各自生成子进程P8、P9，总进程数增加2，变为8 + 2 = 10。

最终进程数 #

所有10个进程都会执行后续的printf，因此输出10次。

为什么不是7个？ #

你可能误以为只有初始的几个进程会执行分支内的fork()，但忽略了每次fork()生成的子进程会继承父进程的执行状态：

• 分支内的每次fork()，不仅父进程会继续执行后续代码，新生成的子进程也会执行剩下的fork()调用。
• 比如P1第一次fork()生成P4后，P4也会执行分支内的第二个fork()，这会额外增加进程数，这是容易被忽略的点。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Yaman BH