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  • fork函数
    2021-09-22 15:34:48

    fork()函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程,也就是两个进程可以做完全相同的事,但如果初始参数或者传入的变量不同,两个进程也可以做不同的事。

    一个进程调用fork()函数后,系统先给新的进程分配资源,例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中,只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

    fork函数的特性

    fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次,却能够返回两次,它可能有三种不同的返回值:

    1. 在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID;
    2. 在子进程中,fork返回0;
    3. 如果出现错误,fork返回一个负值;

    在fork函数执行完毕后,如果创建新进程成功,则出现两个进程,一个是子进程,一个是父进程。在子进程中,fork函数返回0,在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID。我们可以通过fork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程。

    相当于链表,进程形成了链表,父进程的fpid(p 意味point)指向子进程的进程id,因为子进程没有子进程,所以其fpid为0。

    fork出错的原因

    1. 当前的进程数已经达到了系统规定的上限,这时errno的值被设置为EAGAIN。
    2. 系统内存不足,这时errno的值被设置为ENOMEM。

    fork后子进程拥有什么

    由子进程自父进程继承到:

    • 进程的资格(真实(real)/有效(effective)/已保存(saved) 用户号(UIDs)和组号(GIDs))
    • 环境(environment)
    • 堆栈
    • 内存
    • 打开文件的描述符(注意对应的文件的位置由父子进程共享, 这会引起含糊情况)
    • 执行时关闭(close-on-exec) 标志 
    • 信号(signal)控制设定
    • nice值 (译者注:nice值由nice函数设定,该值表示进程的优先级, 数值越小,优先级越高)
    • 进程调度类别(scheduler class) (译者注:进程调度类别指进程在系统中被调度时所属的类别,不同类别有不同优先级,根据进程调度类别和nice值,进程调度程序可计算出每个进程的全局优先级(Global process prority),优先级高的进程优先执行)
    • 进程组号
    • 对话期ID(Session ID) 
    • 当前工作目录
    • 根目录 (译者注:根目录不一定是“/”,它可由chroot函数改变)
    • 文件方式创建屏蔽字(file mode creation mask (umask)) 
    • 资源限制
    • 控制终端

    子进程所独有:

    • 进程号
    • 不同的父进程号(即子进程的父进程号与父进程的父进程号不同, 父进程号可由getppid函数得到)
    • 自己的文件描述符和目录流的拷贝(目录流由opendir函数创建,因其为顺序读取,顾称“目录流”)
    • 子进程不继承父进程的进程,正文(text), 数据和其它锁定内存(memory locks) (锁定内存指被锁定的虚拟内存页,锁定后, 不允许内核将其在必要时换出(page out))
    • 在tms结构中的系统时间
    • 资源使用(resource utilizations)设定为0
    • 阻塞信号集初始化为空集
    • 不继承由timer_create函数创建的计时器
    • 不继承异步输入和输出

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  • fork函数详解

    千次阅读 多人点赞 2022-05-18 19:53:53
    首先了解什么是fork? 一个进程,包括代码、数据和分配给进程的资源。fork()函数通过系统调用创建一个与...上面的话通俗理解就是: fork是复制进程的函数,程序一开始就会产生一个进程,当这个进程(代码)执行到fork

    首先了解什么是fork?

    d96e35c8a538ff7b0017047252b92768.png

    一个进程,包括代码、数据和分配给进程的资源。fork()函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程,也就是两个进程可以做完全相同的事,但如果初始参数或者传入的变量不同,两个进程也可以做不同的事。
    一个进程调用fork()函数后,系统先给新的进程分配资源,例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中,只有少数值与原来的进程的值不同。

    上面的话通俗理解就是: fork是复制进程的函数,程序一开始就会产生一个进程,当这个进程(代码)执行到fork()时,fork就会复制一份原来的进程即就是创建一个新进程,我们称子进程,而原来的进程我们称为父进程,此时父子进程是共存的,他们一起向下执行代码。

    注意的一点:就是调用fork函数之后,一定是两个进程同时执行fork函数之后的代码,而之前的代码以及由父进程执行完毕。

    fork的特点:

    首先明白linux中:

    PID表示的进程号,是唯一的,一个PID只标识一个进程

    PCB:进程控制块,进程控制块是用一个结构体struct task_struct来实现

    31b49ff7cb964a5b940d5408fe15be37.png

    fork的返回值问题:

    在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID;

    在子进程中,fork返回0;

    如果出现错误,fork返回一个负值;  

    getppid():得到一个进程的父进程的PID;

    getpid():得到当前进程的PID;

    *注意:在fork函数执行完毕后,如果创建新进程成功,则出现两个进程,一个是子进程,一个是父进程。在子进程中,fork函数返回0,在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID。我们可以通过fork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程。

    fork是把已有的进程复制一份,当然把PCB也复制了一份,然后申请一个PID

    子进程的PID=父进程的PID+1;

    bf2ba936cfb649ab8c5e0606fabd3af1.png

    下面我们举一个简单的例子:

    第一次看的时候非常的奇怪,一个函数返回两次?是的,在调用fork后,fork函数后面的所有代码会执行两遍。

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    /**
     *最基础的fork例子
     **/
    int main(int argc, char const *argv[])
    {
        pid_t pid;
        //判断1
        if ((pid=fork()) < 0)
        {
            perror("fork error");
        }
        //判断2
        else if (pid == 0)//子进程
        {
             printf("child getpid()=%d\n", getpid());
        }
        //判断3
        else if(pid > 0)//父进程
        {
            printf("parent getpid()=%d\n", getpid());
        }
    
        return 0;
    }
    

    结果如下:

    parent getpid()=13725
    child getpid()=13726
    

    两个判断的代码都执行了,这是非常不可思议的,但fork函数确实实现了这样的功能。也就是在fork函数后面的代码都会执行2遍。 这就是为什么两个判断都会被执行的原因。
    现在来梳理一下成功fork的执行流程
    第一步: pid=fork(),如果成功那么pid就有一个非0正值。否则返回-1。
    第二步: 因为pid>0,所以进入判断3。这是在父进程。
    第三步: 父进程的代码执行完了,程序又会把fork后面的函数再执行一遍,此时pid的值变为0,所以进入判断2。

    *注意:这里的pid_t类似一个类型,就像int型一样,int型定义的变量都是整型的,pid_t定义的类型都是进程号类型。这个语句的意思是定义了一个pid_t类型的变量pid,fork()函数返回一个进程号,这个进程号赋给了pid。pid_t在头文件types.h(sys/types.h)中定义

    pid_t就是一个short类型变量,实际表示的是内核中的进程表的索引

    试试判断下面代码:

      #include<stdio.h>
      #include<stdlib.h>
      #include<unistd.h>
       
       int main()
       {
          pid_t fpid;//fpid表示fork函数返回的值
          int count=0;
          fpid=fork();
          if(fpid<0)
              printf("error in fork!");
          else if(fpid==0)
          {
              printf("我是子进程,id:%d\n",getpid());
              count++;
          }
          else
          {
              printf("我是父进程,id:%d\n",getpid());
              count++;
          }
          printf("统计结果是:%d\n",count);
          exit(0);
      }
    

    4daf60e5731e4d37bb893cee07fe533c.png

     父子进程的调用流程:

    下面我们讲解一下fork调用的细节

    int main(){
    	fork();//fork1
    	fork();//fork2
    	printf("love\n");
    	return 0;
    }
    

    上述代码打印了4次love,创建了4个进程(1一个父进程,3个子进程)

    581bff9bef734e929209386343aaf074.png

    假设我们的main进程pid是1001,注意看左边的1,2,4进程其实都是main进程1001。进程3,6是同一个进程1002。所有一共有1001,1002,1003,1004四个进程。也就是只要数叶子节点就行了。其中1个是main进程,其它3个是子进程。有多少个进程就输出多少次hello字符串。也就是只有4,5,6,7执行了printf。

    如果明白了上面的过程下面我给出四个例子和解释,可以自己先试着判断

    eg1:

    int main()
    {
        int n=2;
        for(;i<n;i++)
        {
            fork();
            printf("A\n");//遇到\n会自动刷新缓冲区
        }
        exit(0);
    }

    13a43ca4f51348fe8a67ed2d30f9ca0a.png

    eg2:

    int main()
    {
        int n=2;
        for(;i<n;i++)
        {
            fork();
            printf("-");//不会刷新缓冲区
        }
        exit(0);
    }

     

    eg3:

    int main()
    {
    	fork()||fork();
    	printf("A\n");
    	exit(0);
    	1)在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID;大于0的
        2)在子进程中,fork返回0;
        3)如果出现错误,fork返回一个负值;
    }

    结果打印3个A,共创建3个进程

    fork()给子进程返回一个零值,而给父进程返回一个非零值

    在main这个主进程中,首先执行 fork() || fork(), 左边的fork()返回一个非零值,根据||的短路原则,前面的表达式为真时,后面的表达式不执行,故包含main的这个主进程创建了一个子进程,

    由于子进程会复制父进程,而且子进程会根据其返回值继续执行,就是说,在子进程中, fork() ||fork()这条语句 左边表达式的返回值是0, 所以||右边的表达式要执行,这时在子进程中又创建了一个进程,

    即main进程->子进程->子进程,一共创建了3个进程。

    a491461cc6934bf3ad3d73a20a5c971e.png  

    eg4:

    int main()
    {
    	fork()&&fork();
    	printf("A\n");
    	exit(0);
    }

    结果输出3个A,创建3个进程

    57c3ee87567647afa62ab471f2ad2624.png

    看到这里相信对与fork就有了基本的了解,点赞收藏是对博主最大的支持!有任何问题欢迎评论区留言讨论! 

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    往期回顾:Linux常用命令及操作演示(细节满满)

    展开全文
  • 2.fork 函数被调用一次,但返回两次, 两次返回的唯一区别是子进程的返回值是 0, 而父进程的返回值是新子进程的 PID。 3.子进程和父进程继续执行 fork 调用之后的指令。 在上图的存储空间布局中,父子进程只共享正文...
  • fork函数全解析

    千次阅读 2022-01-07 09:19:02
    我们需要从fork函数的定义开始说起: man 手册官方定义 this function creates a new process. The return value is the zero in the child and the process-id number of the child in the parent, or -1 upon ...

    从最简单(基础)的一个例子说起,应该说是最基础而不是简单,下面的这个最基础的例子其实并不简单,因为有很多细节。
    我们需要从fork函数的定义开始说起:

    man 手册官方定义
    this  function  creates a new process. The return value is the zero in
    the child and the process-id number of the child in the parent,
    or -1 upon error.
    这个函数创建一个新的进程。在子进程中返回0,在父进程中返回子进程的进程id,发生错误则返回-1。
    

    第一次看的时候非常的奇怪,一个函数返回两次?是的,在调用fork后,fork函数后面的所有代码会执行两遍。下面通过一个例子来解释fork函数定义的含义。

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    /**
     *最基础的fork例子
     **/
    int main(int argc, char const *argv[])
    {
        pid_t pid;
        //判断1
        if ((pid=fork()) < 0)
        {
            perror("fork error");
        }
        //判断2
        else if (pid == 0)//子进程
        {
             printf("child getpid()=%d\n", getpid());
        }
        //判断3
        else if(pid > 0)//父进程
        {
            printf("parent getpid()=%d\n", getpid());
        }
    
        return 0;
    }
    

    这是一个最基本的例子。我们先运行一下代码。

    parent getpid()=13725
    child getpid()=13726
    

    非常的神奇,两个判断的代码都执行了。这是非常不可思议的,但fork函数确实实现了这样的功能。也就是在fork函数后面的代码都会执行2遍。 这就是为什么两个判断都会被执行的原因。
    现在来梳理一下成功fork的执行流程
    第一步: pid=fork(),如果成功那么pid就有一个非0正值。否则返回-1。
    第二步: 因为pid>0,所以进入判断3。这是在父进程。
    第三步: 父进程的代码执行完了,程序又会把fork后面的函数再执行一遍,此时pid的值变为0,所以进入判断2。

    这里要解释下getpid()函数,先看下他的定义:

    man手册官方定义:
    DESCRIPTION
           The getpid() function shall return the process ID of the calling process.
    
    RETURN VALUE
           The getpid() function shall always be successful and no return value is reserved to in‐
           dicate an error.
    
    getpid()获取调用他的进程的id,如果失败不会有返回值。
    

    也就是说哪个进程调用getpid,就返回这个进程的pid。所以如果你想要获得子进程的pid,那么只要在判断2里面调用getpid就可以了。

    令人迷惑的pid_t pid变量

    还有一个需要解释的就是我们自己定义的这个pid_t pid变量。这个变量非常具有迷惑性。因为在很多书上都取这个名字,好像这个变量就是进程的pid。这是错误的。
    这个变量的真正含义应该是return value of the fork(),也就是fork函数的返回值,而且返回值并不一定就是pid,也可能是错误值-1。
    下面是这个变量的一种错误用法,试图用这个变量来输出父子进程的pid。

    int main(int argc, char const *argv[])
    {
        pid_t pid;
        //判断1
        if ((pid=fork()) < 0)
        {
            perror("fork error");
        }
        //判断2
        else if (pid == 0)
        {
            printf("child pid=%d\n",pid);
        }
        //判断3
        else
        {
            printf("parent pid=%d\n",pid);
        }
    
        return 0;
    }
    

    这个一个错误的例子,程序的目的是试图通过pid变量来获取父子进程的pid。
    输出结果:

    parent pid=15077
    child pid=0
    

    这种做法是完全错误的,不要这么干!因为这个pid变量的命名实在是太有迷惑性了。判断2里面的pid会永远输出0,而判断3里面的pid并不是父进程的pid,实际上是子进程的pid。正确的做法是通过第一个例子的getpid函数来获取。

    pid_t pid这个变量的唯一作用就是用来做三个条件判断。
    pid_t pid这个变量的唯一作用就是用来做三个条件判断。
    pid_t pid这个变量的唯一作用就是用来做三个条件判断。
    不要拿他做别的事情。也许取名叫process_status会比较好。

    父子进程的调用流程

    前面的例子展示了fork最基本的用法。下面通过一个例子来解释fork函数的调用细节。

    int main(){
    	fork();//fork1
    	fork();//fork2
    	printf("hello\n");
    	return 0;
    }
    

    问printf一共打印了几次?创建了几个子进程?
    第一个问题非常好回答,执行一下程序就知道了。一共是输出了4次hello字符串。为什么是4次呢?可以做下面的图分析:
    在这里插入图片描述

    假设我们的main进程pid是1001,注意看左边的1,2,4进程其实都是main进程1001。进程3,6是同一个进程1002。所有一共有1001,1002,1003,1004四个进程。也就是只要数叶子节点就行了。其中1个是main进程,其它3个是子进程。有多少个进程就输出多少次hello字符串。也就是只有4,5,6,7执行了printf。

    int main(){
    	fork();//fork1
    	fork();//fork2
    	fork();//fork3
    	printf("hello\n");
    	return 0;
    }
    

    如果程序改成这样,结果是类似的,一共有8个进程,其中一个main进程,7个子进程。如果在程序最后加上sleep函数让进程一直存在,那么你可以在进程管理器里面查看到对应的进程和pid,如下图。
    在这里插入图片描述

    进程管理

    既然生成了子进程,那么就需要管理这些子进程,那么谁来管呢?当然是谁生成谁负责。这其中有非常多的细节。看下面这个基本例子。通过getppid(有两个p)获取父进程的pid。

    int main(){
    	fork();//fork1
    	fork();//fork2
    	printf("ppid is %d\n",getppid());
    	printf("hello\n");
    	return 0;
    }
    

    输出结果

    ppid =4564
    hello 
    ppid =26134
    hello 
    ppid =26135
    ppid =26134
    hello 
    hello 
    

    这个结果顺序是随机的,我们发现第一个ppid好像有点奇怪,另外三个pid都是差不多的。这个进程实际是main进程,他的parent是shell,因为我们的程序是在shell里面执行的。而shell的pid是4564(每次系统启动可能发生变化)。这还是比较好理解的。但有时候输出可能是下面这种情况。

    ppid =4564
    hello 
    ppid =26570
    ppid =26570
    hello 
    hello 
    ppid =1
    hello 
    

    最后一个ppid是1,这是怎么回事呢?这是因为父进程在子进程结束之前先结束了。子进程没有了父进程,变成了孤儿进程。这时候init进程就会把这个孤儿进程收为他的“养子”,而init进程就成了孤儿进程的养父。在Linux系统中,init进程的id为1。这也就是ppid为1的原因。
    可见父进程是没有办法在自己消亡的时候回收子进程的。

    参考:Unix/Linux fork前传

    展开全文
  • Linux fork函数

    2022-02-19 22:18:03
    1、fork函数用于创建子进程,其特殊性在于调用一次fork函数,会得到两次返回值: 1)在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID; 2)在子进程中,fork返回0; 3)如果出现错误,fork返回一个负值; 简单示例: ...

    1、fork函数用于创建子进程,其特殊性在于调用一次fork函数,会得到两次返回值:

        1)在父进程中,fork返回新创建子进程的进程ID;
        2)在子进程中,fork返回0;
        3)如果出现错误,fork返回一个负值;

    简单示例:

    #include "stdio.h"
    #include "stdlib.h"
    #include "unistd.h"
    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main(int argc, char **argv)
    {
        pid_t pid;
    
        cout << "begin process..." << endl;
    
        pid = fork();
        if (pid == -1)
        {
            cout << "fork error." << endl;
            exit(1);
        }
        else if (pid == 0)
        {
            cout << "Im a child,pid = " << getpid() << ",ppid = " << getppid() << endl;
        }
        else
        {
            cout << "Im a parent,pid = " << getpid() << ",ppid = " << getppid() << endl;
    
            //延时,保证父进程后退出
            sleep(1);
        }
    
        cout << "end process..." << endl;
    }

    运行结果:

     2、简单示例,创建5个子进程:

    #include "stdio.h"
    #include "stdlib.h"
    #include "unistd.h"
    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main(int argc, char **argv)
    {
        int i;
        pid_t pid;
    
        cout << "begin process..." << endl;
    
        for (i = 0; i < 5; ++i)
        {
            pid = fork();
            if (pid == 0) //子进程
            {
                break;
            }
        }
    
        sleep(i);
        if (i < 5)
        {
            cout << "我是第 " << i + 1 << " 个子进程,pid = " << getpid() << endl;
        }
        else
        {
            cout << "我是父进程" << endl;
        }
    
        cout << "end process..." << endl;
    
        return 0;
    }

     3、父子进程共享机制:读时共享,写时复制。

    4、fork函数的作用,来自别处作为参考:

    当你要创建一个子进程的时候就用fork()函数,它一般有两种应用,

    第一,创建一个子进程用来执行和父进程不同的代码段,这个在网络中应用比较广,比如服务器端fork一个子进程用来等待客户端的请求,当请求到来时,子进程响应这个请求,而父进程则继续等待客户端请求的到来;

    第二,创建一个子进程用来执行和父进程不同的程序,这种应用往往 fork一个子进程之后立即调用exec族函数,exec族函数则调用新的程序来代替新创建的子进程。

    5、让子进程调用一个程序执行其它操作:

    此处使用exec函数族中的函数:execlp和execl,函数只在执行错误的时候返回。

    execlp:在环境变量所指的目录中查找参数file所指的文件(可执行程序);

    execl:在path字符串所指的目录中查找可执行程序;

    int execl(const char *path, const char *arg, ...
                           /* (char  *) NULL */);
    int execlp(const char *file, const char *arg, ...
                           /* (char  *) NULL */);

     简单示例:

    #include "stdlib.h"
    #include "unistd.h"
    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main(int argc, char **argv)
    {
        pid_t pid;
        pid = fork();
        if (pid == -1)
        {
            cout << "fork error." << endl;
            exit(1);
        }
        else if (pid == 0)
        {
            cout << "Im a child,pid = " << getpid() << ",ppid = " << getppid() << endl;
    
            //调用一个新进程来代替子进程
            execlp("ls", "ls", "-l", NULL);
    
            //如果执行失败,才能执行到此处:结束子进程
            exit(0);
        }
        else
        {
            cout << "Im a parent,pid = " << getpid() << ",ppid = " << getppid() << endl;
    
            //延时,保证父进程后退出
            sleep(1);
        }
    
        return 0;
    }

     

    展开全文
  • fork函数的作用在Linux中fork函数是非常重要的函数,它的作用是从已经存在的进程中创建一个子进程,而原进程称为父进程。调用fork(),当控制转移到内核中的fork代码后,内核开始做:1.分配新的内存块和内核数据结构...
  • c语言的fork函数笔记

    2017-05-18 20:37:52
    来自Google的英文原版,翻译。
  • 我们先来看个代码,判断一下这个代码的输出结果会是什么样的,先不要去看运行结果,判断好后再去看看是否和你的预期结果一致。... pid = fork(); printf("xxxxxxxxxx\n"); while (1) { sleep(1)
  • 关于fork函数的使用

    2019-12-04 22:28:56
    fork函数的基本说明 介绍 fork函数用于创建一个新的进程,下面引用一段话介绍一下: 一个进程,包括代码、数据和分配给进程的资源。fork()函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程,也就是两个进程...
  • fork()函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程,也就是两个进程可以做完全相同的事,但如果初始参数或者传入的变量不同,两个进程也可以做不同的事。 一个进程调用fork()函数后,系统先给新的进程...
  • fork函数的写时拷贝

    2020-08-10 15:57:43
    fork函数用于创建子进程,典型的调用一次,返回两次的函数,其中返回子进程的PID和0,其中调用进程返回了子进程的PID,而子进程则返回了0,这是一个比较有意思的函数,但是两个进程的执行顺序是不定的。
  • 父子进程与fork函数

    2022-02-22 14:54:33
    介绍父子进程,fork函数的使用,返回值以及注意事项
  • fork函数介绍

    2020-08-01 10:09:57
    文章目录1 fork函数介绍 1 fork函数介绍 fork函数: 头文件: #include <unistd.h> 函数原型: pid_t fork(void); 返回值: 成功 :0或其他正整数 失败:-1 fork函数特性: 执行fork函数之后,fork函数会...
  • 一些FORK函数的例子

    2020-12-28 13:20:39
    一些FORK函数的例子 fork函数是很有意思的,因为它只被调用一次,却会返回两次:一次是在调用父进程的时候,一次是在创建子进程的时候。在父进程中,fork返回子进程的PID,子进程返回0。(子进程得到与父进程用户级...
  • 进程之fork函数的用法

    2020-11-24 17:27:54
    文章目录前言一、父子进程号的差别二、fork函数的返回值总结 前言 在liunx进程中,fork()函数是非常重要的,它是进程的缔造者,今天我们就来探索下关于fork()函数的一些用法 一、父子进程号的差别 fork()函数...
  • 今天为了参加腾讯的面试,特地研究了一下fork的两次返回。大家都知道,调用fork后会返回两个值或者一个值。两个值是指在调用成功的情况下,返回0表示子进程在运行,大于0的数表示父进程在运行,错误情况下就返回一个...
  • 在刚学习多进程时,很容易产生这个疑惑:为什么fork函数会返回两次? //进程号和进程组相关函数: pid_t getpid(void); //获取当前进程ID pid_t getppid(void); //获取当前进程的父进程的ID pid_t ...
  • fork函数使用

    2017-10-23 17:57:35
    关于fork函数的介绍,和测试程序,原版fork linux平台
  • linux内核 do_fork 函数源代码浅析。 经典讲解!
  • fork函数调用全过程

    2020-02-25 13:45:52
    1. sys_fork函数
  • c++ fork函数的返回值意义 负值:创建子进程失败。 零: 返回到新创建的子进程。 正值:返回父进程或调用者。 官方解释: On success, the PID of the child process is returned in the parent, and 0 is returned ...

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fork函数