fork（）如何返回子进程

Question

我知道fork（）为子进程和父进程返回不同的值，但我无法找到有关发生这种情况的信息。子进程如何从fork获得返回值0？关于调用堆栈有什么不同？据我了解，对于父母它是这样的：

父进程 - 调用fork - > system_call - 调用fork - > fork执行 - 返回 - > system_call - - >父进程。

子进程中会发生什么？

Answer 1

％的人叉

返回值

Upon successful completion, fork() returns a value of 0 to the child 
process and returns the process ID of the child process to the parent 
process. Otherwise, a value of -1 is returned to the parent process, no 
child process is created, and the global variable [errno][1] is set to indi- 
cate the error. 

会发生什么情况是，系统调用fork里面，整个过程是重复的。然后，每个分叉调用返回。现在这些是不同的上下文，所以他们可以返回不同的返回码。

如果你真的想知道它是如何工作在低水平，你总是可以check the source！如果你不习惯阅读内核代码，这段代码有点令人困惑，但内联注释给出了一个很好的提示。

有一个明确的回答你的问题源的最有趣的部分是在fork（）的定义本身的尽头 -

if (error == 0) { 
    td->td_retval[0] = p2->p_pid; 
    td->td_retval[1] = 0; 
} 

“TD”显然适用于返回值的列表不同的线程。我不确定这个机制究竟是如何工作的（为什么没有两个单独的“线程”结构）。如果错误（从fork1返回，“实际”分叉函数）为0（无错误），则取第一个（父）线程并将其返回值设置为p2（新进程）的PID。如果它是“第二”线程（在p2中），则将返回值设置为0.

Answer 2

除了不同的返回值（这就是为什么返回值在那里，以便这两个进程可以说明差异！），这个过程在两侧看起来都是相同的。就儿子进程而言，它将刚刚以与父进程返回的方式一样从system_call返回。

Answer 3

系统调用返回两次（除非失败）。

• 其中一个返回的是在子进程，并且有返回值是0。

• 返回的其他是在父进程，并且有返回值是非零（无论是如果分支失败，则为负值，或者表示子项的PID为非零值）。

父和子之间的主要区别是：

• 它们是独立的过程
• PID的值是不同
• PPID（父PID）的值是不同

POSIX标准中列出了其他更多不明显的差异。

从某种意义上说，如何真的不是你的问题。操作系统需要达到结果。但是，o/s克隆父进程，创建第二个子进程，它几乎与父进程完全相同，设置的属性必须与正确的新值不同，并且通常将数据页标记为CoW（copy on写）或等价物，这样当一个进程修改一个值时，它会得到一个单独的页面副本，以免与另一个进行干扰。这不像是弃用的（至少对我来说 - 对于POSIX而言是非标准的）vfork()系统调用，即使它在系统上可用，你也应该避开这个系统调用。每个进程在fork()之后继续，就好像函数返回一样 - 所以（如我上面所说的），系统调用返回两次，在两个彼此接近相同的克隆的每个进程中返回一次。

Answer 4

史蒂芬Schlansker的答案是相当不错，但只是添加一些更详细：

每个执行的进程都有一个相关的上下文（因此称为“上下文切换”） - 这个上下文包括，除其他事项外，该过程的代码段（包含机器指令），堆内存，堆栈和寄存器内容。发生上下文切换时，将保存旧进程的上下文，并加载新进程的上下文。

返回值的位置由ABI定义，以允许代码的互操作性。如果我正在为我的x86-64处理器编写ASM代码，并且我调用了C运行时，我知道返回值将显示在RAX寄存器中。

把这两件事情一起，逻辑的结论是，该呼叫到int pid = fork()结果在两个上下文下一个指令在每一个执行是一个移动RAX（从fork调用的返回值）的值成局部变量pid。当然，一次只能在一个CPU上执行一个进程，所以这些“返回”的顺序将由调度器决定。

Answer 5

我会尽量从流程内存布局的角度回答。伙计们，如果有任何错误或不准确的情况，请纠正我。

fork（）的是唯一的系统调用的进程创建（除了最开始的过程中0），所以这个问题是进程创建内核实际上发生了什么。有两个与进程相关的内核数据结构，struct proc数组（又称进程表）和struct用户（又名u区）。

要创建新进程，必须正确创建或参数化这两个数据结构。直接的方法是与创建者（或父母的）proc & u区域对齐。大多数数据在父母&孩子（例如，代码段）除了返回寄存器中的值（例如80x86中的EAX），其父为子代pid和子代的值为0.从那时起，您有两个进程（现有的一个&新进程）由调度程序运行，并在调度时，每个将分别返回它们的值。

Answer 6

由于操作了子寄存器中的CPU寄存器，父节点和子节点都返回不同的值。

由task_struct表示的linux内核中的每个进程。 task_struct被封装在位于内核模式堆栈末尾的thread_info结构中（指针）。全局CPU上下文（寄存器）存储在此thread_info结构中。

struct thread_info { 
    struct task_struct *task;  /* main task structure */ 
    struct cpu_context_save cpu_context; /* cpu context */ 
} 

所有fork/clone（）系统调用调用内核等价函数do_fork（）。

long do_fork(unsigned long clone_flags, 
      unsigned long stack_start, 
      struct pt_regs *regs, 
      unsigned long stack_size, 
      int __user *parent_tidptr, 
      int __user *child_tidptr) 

这里是）执行的序列

do_fork（ - > copy_process-> copy_thread（） （copy_thread是拱特定功能调用）

copy_thread（）份的寄存器值并将返回值更改为0 （如果是手臂）

struct pt_regs *childregs = task_pt_regs(p); 
*childregs = *regs; /* Copy register value from parent process*/ 
childregs->ARM_r0 = 0; /*Change the return value*/ 
thread->cpu_context.sp = (unsigned long)childregs;/*Write back the value to thread info*/ 
thread->cpu_context.pc = (unsigned long)ret_from_fork; 

当孩子被安排时，它执行一个装配例程ret_from_fork（），它将返回零。 父就从do_fork（），这是程序

nr = task_pid_vnr(p); 
return nr;