linux的fork-父进程和子进程关系

父进程与子进程关系

在UNIX和类UNIX操作系统中，fork 是一个系统调用，它用于创建一个新进程，这个新进程被称为子进程。子进程是父进程的一个副本，它继承了父进程的许多属性，例如打开的文件描述符、信号处理设置等，但是它有自己的唯一进程ID（PID）和内存空间。
fork 函数的原型如下：

pid_t fork(void);

当 fork 被调用时，它会返回两次：

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 失败，它返回-1，并设置 errno 来指示错误原因。
fork 调用成功后，操作系统会创建一个新的进程表项，并将父进程的许多属性复制到子进程中。这包括：

父进程的内存映像，包括代码段、数据段、堆栈段等。
父进程的打开文件描述符表。
父进程的信号处理设置。
父进程的当前工作目录。
父进程的环境变量。
但是，子进程有一些自己的独立属性，例如：
它有自己的唯一的PID。
它的父进程PID（PPID）是原父进程的PID。
它有自己的独立的内存空间，虽然最初与父进程相同。
它有自己的程序计数器（PC），用于跟踪下一条要执行的指令。
fork 是UNIX操作系统中“一切皆文件”哲学的体现，它允许进程通过复制自己的方式来创建新进程，这是进程控制的基础。
示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0) {
        // 错误：fork失败
        fprintf(stderr, "Fork failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("Hello from the child process!\n");
    } else {
        // 父进程
        printf("Hello from the parent process! Child PID: %d\n", pid);
    }
    // 父子进程都会执行的代码
    printf("This will be printed by both parent and child.\n");
    return 0;
}

在这个例子中，程序将输出两条 “This will be printed by both parent and child.” 消息，一条来自父进程，一条来自子进程。父进程还会打印出子进程的PID。

父进程退出后子进程是否会退出？

在UNIX和类UNIX操作系统中，当父进程退出时，子进程并不会自动退出。子进程将继续运行，除非它自己终止或者被外部信号终止。当一个父进程退出时，如果它有子进程，这些子进程将成为“孤儿进程”，并由 init 进程（PID 为 1）接管。init 进程会自动收割这些孤儿进程，即当它们终止时回收它们占用的资源。

如何一起退出？

如果你希望父进程退出时子进程也退出，你需要采取一些额外的步骤。这里有几种方法可以实现：

信号处理：父进程可以在退出前向子进程发送一个信号（例如 SIGTERM），子进程可以捕获这个信号并执行清理操作后退出。
使用进程组：可以将父进程和子进程放在同一个进程组中，然后向整个进程组发送信号。所有属于该进程组的进程都会收到这个信号。
使用会话：如果父进程创建了一个新的会话，并且子进程是这个会话的成员，那么当父进程退出时，子进程可能会收到 SIGHUP 信号。子进程可以捕获这个信号并退出。
使用监督者进程：可以使用如 supervisord 这样的监督者进程来管理父进程和子进程。监督者可以确保当父进程退出时，子进程也相应地退出。
使用 PID 文件：父进程可以在退出前创建一个包含子进程 PID 的文件。然后，可以编写一个外部脚本或程序来监视父进程的状态，并在父进程退出时读取 PID 文件，并向子进程发送信号。

示例：使用信号处理

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void handle_sigterm(int sig) {
    printf("Child process received SIGTERM, exiting.\n");
    exit(EXIT_SUCCESS);
}
int main() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0) {
        // 错误：fork失败
        fprintf(stderr, "Fork failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        signal(SIGTERM, handle_sigterm);
        while (1) {
            // 子进程的工作循环
            sleep(1);
        }
    } else {
        // 父进程
        sleep(5); // 父进程运行一段时间后
        kill(pid, SIGTERM); // 向子进程发送SIGTERM信号
        exit(EXIT_SUCCESS); // 父进程退出
    }
    return 0;
}