Если после ветвления по fork() получаются два одинаковых процесса, то как же их различить? Когда вы вызываете fork(), вы тем самым создаете другой процесс, выполняющий тот же самый код и в том же самом местоположении (то есть оба процесса ввернутся из вызова fork()), что и родительский. Рассмотрим пример программы:
int main (int argc, char **argv) {
int retval;
printf("Это определенно родительский процесс\n");
fflush(stdout);
retval = fork();
printf("Кто это сказал?\n");
return (EXIT_SUCCESS);
}
После вызова fork() оба процесса выполнят второй вызов printf()! Если вы запустите эту программу на выполнение, она выведет на экран примерно следующее:
Это определенно родительский процесс
Кто это сказал?
Кто это сказал?
Иными словами, оба процесса выведут вторую строку.
Существует только один способ различить эти два процесса — он заключается в использовании возвращаемого функцией fork() значения, размещенного в retval. Во вновь созданном дочернем процессе retval будет иметь нулевое значение, а в родительском она будет содержать идентификатор дочернего.
Китайская грамота, да? Проясним этот момент еще одним фрагментом программы:
printf("PID родителя равен %d\n", getpid());
fflush(stdout);
if (child_pid = fork()) {
printf("Это родитель, PID сына %d\n", child_pid);
} else {
printf("Это сын, PID %d\n", getpid());
}
Эта программа выведет на экран примерно следующее:
PID родителя равен 4496
Это родитель, PID сына 8197
Это сын, PID 8197
Таким образом, после применения функции fork() вы можете определить, в каком процессе находитесь («отец» это или «сын»), анализируя значение, возвращаемое функцией fork().
Применение функции vfork() по сравнению с обычной fork() позволяет существенно сэкономить на ресурсах, поскольку она делает разделяемым адресное пространство родителя.
Функция vfork() создает «сына», но затем приостанавливает родительский поток до тех пор, пока «сын» не вызовет функцию exec() или не завершится (с помощью exit() или его друзей). В дополнение к этому, функция vfork() будет работать в системах с физической моделью памяти, в то время как функция fork() не сможет, потому что нуждается в создании такого же адресного пространства, а это в физической модели памяти просто невозможно.
Предположим, что у вас есть процесс, и вы еще не создали никаких потоков (т.е., вы работаете с одним потоком — тем, который вызвал функцию main()). Если вызвать функцию fork(), то будет создан другой процесс, и тоже с одним потоком.
Это был простейший пример.
Теперь предположим, что в вашем процессе вы вызвали pthread_create() для создания другого потока. Если вы теперь вызовете функцию fork(), она возвратит ENOSYS (что означает, что функция не поддерживается)! Почему так?
Вы можете верить этому или нет, но это POSIX-совместимая ситуация. POSIX утверждает, что функция fork() может возвращать ENOSYS. На самом же деле происходит вот что: Си-библиотека QNX/Neutrino не рассчитана на ветвление процесса с потоками. Когда вы вызываете pthread_create(), эта функция устанавливает флаг, сигнализирующий что-то типа «не позволяйте этому процессу применять fork(), потому что механизм ветвления в данном случае не определен». Затем, при вызове fork(), этот флаг проверяется и, если он установлен, это принуждает fork() возвратить значение ENOSYS.
Такая реализация была сделана преднамеренно, и причина этого кроется в потоках и мутексах. Если бы этого ограничения не было (и оно может быть снято в будущих версиях QNX/ Neutrino), то вновь созданный процесс, как и предполагается, имел бы то же самое число потоков, что и исходный. Однако, тут возникает сложность, потому что некоторые из исходных потоков могут являться владельцами мутексов. Поскольку вновь создаваемый процесс имеет ту же область данных, что и исходный, библиотека должна была бы отслеживать, какие мутексы принадлежат каким потокам в исходном процессе, и затем дублировать принадлежность мутексов в новом процессе. Это не является невозможным: есть функция, называемая pthread_atfork(), которая обеспечивает процессу возможность обрабатывать такие ситуации. Однако, на момент написания этой книги функциональные возможности pthread_atfork() используются не всеми мутексами в Си-библиотеке QNX/Neutrino.
Очевидно, если вы переносите в QNX/Neutrino программу из другой ОС, вы пожелаете использовать те же механизмы, что и в исходной программе. Я бы посоветовал избегать в новом коде применения функции fork(), и вот почему:
• функция fork() не работает с несколькими потоками — см. выше;
• при работе с fork() в условиях многопоточности вы должны будете зарегистрировать обработчик pthread_atfork() и локировать каждый мутекс по отдельности перед собственно ветвлением, а это усложнит структуру программы;
• дочерние процессы, созданные fork(), копируют все открытые дескрипторы файлов. Как мы увидим позже в главе «Администратор ресурсов», это требует много дополнительных усилий, которые может быть совершенно напрасными, если дочерний процесс затем сразу сделает exec() и тем самым закроет все открытые дескрипторы.
Выбор между семействами функций vfork() и spawn() сводится к переносимости, а также того, что должны делать родительский и дочерний процесс. Функция vfork() задержит выполнение до тех пор, пока дочерний процесс не вызовет exec() или не завершится, тогда как семейство spawn() может позволить работать обоим процессам одновременно. Впрочем, в разных ОС поведение функции vfork() может несколько отличаться.
Теперь, когда мы знаем, как запустить другой процесс, давайте рассмотрим, как осуществить запуск другого потока.
Любой поток может создать другой поток в том же самом процессе; на это не налагается никаких ограничений (за исключением объема памяти, конечно!) Наиболее общий путь реализации этого — использование вызова функций POSIX pthread_create():
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread,
const pthread_attr_t *attr,
void*(*start_routine)(void*), void *arg);
Функция pthread_create() имеет четыре аргумента :
thread указатель на pthread_t , где хранится идентификатор потока attr атрибутная запись start_routine подпрограмма, с которой начинается поток arg параметр, который передается подпрограмме start_routineОтметим, что указатель thread и атрибутная запись (attr) — необязательные элементы, вы может передавать вместо них NULL.
Параметр thread может использоваться для хранения идентификатора вновь создаваемого потока. Обратите внимание, что в примерах, приведенных ниже, мы передадим NULL, обозначив этим, что мы не заботимся о том, какой идентификатор будет иметь вновь создаваемый поток.
Если бы нам было до этого дело, мы бы сделали так:
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, ...
printf("Новый поток имеет идентификатор %d\n", tid);
Такое применение совершенно типично, потому что вам часто может потребоваться знать, какой поток выполняет какой участок кода.
