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掌握操作系统fork函数：经典习题及详细解答攻略

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在操作系统中，fork() 函数是一个非常重要的系统调用，它允许创建一个新的进程，这个新进程是当前进程的一个副本。掌握 fork() 函数不仅是操作系统学习的基础，也是许多编程挑战和面试题的焦点。本文将围绕 fork() 函数，探讨一些经典的习题，并提供详细的解答攻略。

习题一：fork() 函数的返回值

问题：当调用 fork() 函数时，它返回什么值？在父进程中返回什么，在子进程中返回什么？

解答：

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

int main() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1) {
        // fork失败
        perror("fork failed");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("I am the child process, PID: %d\n", getpid());
        return 0;
    } else {
        // 父进程
        printf("I am the parent process, PID: %d\n", getpid());
    }
    return 0;
}

在父进程中，fork() 返回子进程的PID。在子进程中，fork() 返回0。如果fork()调用失败，则返回-1。

习题二：如何判断是父进程还是子进程

问题：如何在程序中判断当前进程是父进程还是子进程？

解答：

通过检查 fork() 函数的返回值。如果返回值是0，那么当前进程是子进程；否则，是父进程。

习题三：父子进程共享资源

问题：在父子进程中，如何共享资源？

解答：

父子进程共享内存空间，但是请注意，子进程对父进程的内存修改不会影响父进程，反之亦然。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    int shared_data = 10;
    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0) {
        // 子进程
        shared_data *= 2;  // 修改共享数据
        printf("Child: shared_data = %d\n", shared_data);
        exit(0);
    } else {
        // 父进程
        wait(NULL);  // 等待子进程结束
        printf("Parent: shared_data = %d\n", shared_data);
    }
    return 0;
}

在这个例子中，父进程和子进程共享 shared_data 变量。当子进程修改这个变量时，父进程也能看到这个修改。

习题四：如何避免僵尸进程

问题：在 fork() 调用后，如何避免产生僵尸进程？

解答：

在父进程中，使用 wait() 或 waitpid() 等待子进程结束。这可以确保子进程结束后，其资源会被释放，从而避免产生僵尸进程。

pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
    // 子进程
    // 执行子进程的代码
    exit(0);
} else {
    // 父进程
    wait(NULL);  // 等待子进程结束
}

总结

fork() 函数是操作系统中的一个关键特性，它允许进程的创建和资源共享。通过上述经典习题的解答，我们可以更好地理解 fork() 函数的工作原理及其应用。在实际编程中，正确使用 fork() 函数可以避免许多潜在的问题，例如僵尸进程的产生。

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