c言語でfork関数がプロセスされる手順を知りたい

Question

###前提・実現したいこと
fork関数がプロセスされる手順を知りたくて以下のコードを書いてみた所、実行毎によって同じではないことがわかったのですがそれはなぜなのでしょうか

###該当のソースコード

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

void forking(){
    
    int p_id;
    printf("0\n");
    p_id = fork();
   
    printf("p_id at line 10 is %d\n", p_id);
    if (p_id != 0) {
        printf("1\n");
        p_id = fork();

        printf("p_id at line 15 is  %d\n", p_id);
        if (p_id == 0) {
            printf("2\n");
        }
    }
    printf("p_id at line 20 is %d\n", p_id);
    printf("Sayonara\n");
    
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    forking();
    return 0;
}

実行結果1回目

0
p_id at line 10 is 16700
1
p_id at line 15 is  16701
p_id at line 20 is 16701
Sayonara
p_id at line 10 is 0
p_id at line 20 is 0
Sayonara
p_id at line 15 is  0
2
p_id at line 20 is 0
Sayonara

実行結果２回目

0
p_id at line 10 is 16705
1
p_id at line 10 is 0
p_id at line 20 is 0
Sayonara
p_id at line 15 is  0
2
p_id at line 20 is 0
Sayonara
p_id at line 15 is  16706
p_id at line 20 is 16706
Sayonara

Answer 1

fork()関数を呼び出した場合、そのまま親プロセスが実行されるか、
子プロセスが先に実行されるかは、分かりせん。
ある意味「運」です。
おそらく、それまでに各プロセスに割り当てた時間によって、結果が
異なっていると思います。

そもそも、マルチプロセスの場合で、動ける状態にあるプロセス同志は、
どちらが先に実行されるかは分かりません。
ある意味、OSのみが知る世界です。

マルチプロセスであるのに、作った側の意図通りの順番で処理を動かし
たいのであれば、シングルプロセスで作った方が簡単ですし、余計な
問題も生まれません。

マルチプロセスだけれども、順番を制御したい部分がどうしてもあると
いう事ならば、同期リソースを使って制御する必要があります。

Comments

[ijuya_yika]

ご回答ありがとうございます。
なるほど、fork関数が呼ばれた順番にプロセスがされるというわけではないのですね。
ということは以上のコードの場合の出力は、親のフローのときに、「0➝1➝sayonara」と「1➝sayonara」、子の場合のフローは「2➝sayonara」となり、プログラム全体の出力は以上3つのフローのトポロジカルソートであればなんでも良いということでしょうかね?

[ShinyaAnan]

実際、最近では、のマルチコア、マルチスレッドのCPUパソコンでも珍しくありません。
その場合、処理自体も本当に同時に実行される場合も当然あります。

シングルコア、シングルスレッドのCPUであれば、3通りという話もできますが、最近では稀では？
マルチコア、マルチスレッドCPUの場合、同時に処理が走っり、ただ、
printf() 最初に呼び出したプロセスから順番に表示されているだけだと考える
方が正解です。

実行されている環境で、複数のプロセスの表示が混ざらないのは、おそらく、
printf() 関数が、セマフォなどを使い、排他制御を行っているのでしょう。

printf() のが排他制御を行っていない環境では、複数のプロセスが同時に、
表示すると、1文字ずつ交互に事もありましたよ。

[ijuya_yika]

排他制御なんてあるんですね。確かに自分の環境だと出力は"0","1","sayonara"で混ざらないので仰る通りなのだと思います。
ご回答ありがとうございました。

Answer 2

forkシステムコールの仕様をリファレンスでよく確認することをお勧めします。

fork()すると子供プロセスが生成され「form()呼び出し直後以降のコードが」親プロセスと子プロセスで並行して動作を継続します。そこがform()のポイントです。

親プロセスではformの戻り値が子供プロセスのプロセスidになり、子供プロセスでは0になります。子供プロセスは自分の親プロセスを別途知ることができるのでform()の戻り値で「自分が子供プロセスとして動き出した」ことが分かった方が都合がよい・・・といったことがリファレンスをよく読めばわかってくるはずです。

Comments

[ijuya_yika]

ご回答ありがとうございます。