c言語 forkについて

Question

下記のサイトに、以下のようなコードがあります。
https://hiroyukichishiro.com/process-in-c-language/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
 
int main(void)
{
  pid_t pid;
  int status;
  int ret;
 
  if ((pid = fork()) < 0) {
    perror("fork");
    exit(1);
  } else if (pid == 0) {
    sleep(1);
    printf("Child Process: %d\n", pid);
  } else {
    printf("Parent Process: Child PID = %d\n", pid);
 
    if ((ret = wait(&status)) < 0) {
      perror("wait");
      exit(2);
    }
 
    printf("Parent Process end\n");
  }
 
  return 0;
}

結果は
Parent Process: Child PID = 139
Child Process: 0
Parent Process end
となりました。

自分はサブプロセスについてまだ勉強不足なのでご教授頂きたいのですが、
このコードでなぜif(pid = fork()) < 0というif文について、
elseやelse ifのすべてが単に一回の実行で実行されるのでしょうか?(ループもしていないのに?)

よろしくお願いいたします。

Answer 1

fork が新しいプロセスを生成する上で「現在実行中のプロセスを複製する」というところが重要な点です。 実行中のコンテキスト (メモリの状態など) もそのまま、つまり fork を実行した瞬間の時点で世界がふたつに分かれるのです。

二つに分かれたプロセスの一方では fork は 0 を返しもう一方ではプロセス ID を返すので、そこで自分が分かれた内のどちらなのか認識できます。

Comments

[akiyama_pga]

ありがとうございます。
おっしゃる通り、まったく別の世界(プロセス)という重要な部分をしっかり前提として考えてみると、
何も特別なことはしておらず、2つのプロセスが単に動いているということが理解できました。<(_ _)>

Answer 2

fork()の意味を調べてないということなのでしょうか？調べましょう。

fork()を実行した時点で、（論理的には）このプログラムのコピーが作られ、元とコピーの2つのプログラムが同時に動きます。

if ((pid = fork()) < 0) {
    fork()が失敗した時の処理（普通はここには来ない）
} else if (pid == 0) {
    コピーされたプログラムだった時の処理
} else {
    元々のプログラムだった時の処理
}

forkというのは食事の時に使うフォークのことで、途中から枝分かれすると言う意味です。

Comments

[akiyama_pga]

毎度ありがとうございます。
おっしゃる通り、しっかりとfork()の動きを理解しておく必要がありました。
普段pythonのような高抽象度の言語しか仕事で扱っておりませんため、自分の扱っているプロセス以外のことも気にかける習慣をつけていきたいと存じます。
fork == フォーク と覚えておきます<(_ _)>

[otn]

Pythonにもforkはあるし、それ以外の方法でも複数プロセス同時実行も出来ます。

[akiyama_pga]

ありがとうございます。
調べてみましたら、ありました汗
色々と試してみたいと思います。

Answer 3

ちょっと乱暴な説明になっていると思いますが、どういう順番で実行しているか解説してみます。
まず

if ((pid = fork()) < 0) {

を実行した段階で、子プロセスが立ち上がります。親プロセスはそのまま分岐を進んで

 } else {
    printf("Parent Process: Child PID = %d\n", pid);

のところでPIDを表示します。
一方子プロセス側ではプロセスが起動して親プロセスと同じmain()関数を実行します。
子プロセスではforkを実行したら0が返ってきますので

 } else if (pid == 0) {
    sleep(1);
    printf("Child Process: %d\n", pid);

の部分が実行されます。その後は何もせずにリターンで0を返してmain()を抜けますので、子プロセスの実行はここで終わります。
親プロセスは先ほどのPID表示の後

    if ((ret = wait(&status)) < 0) {

と子プロセスの終了を待っていますので、子プロセスが終了したのを受けて続く処理を実行します。子プロセスからは0が返ってくるので、次に実行するのは

   printf("Parent Process end\n");

となります。
実際に出力された結果と合っていますよね。

Comments

[akiyama_pga]

詳しく流れを教えていただき、ありがとうございます。
理解することができました。<(_ _)>

何もC言語の規則を破ってコードが下から上に逆流している訳ではなく、
fork()の時点で自動的に新たなプログラム(プログラム)が生成されて本当にまったく別のプロセスとして同コードがまた上から処理されて動くということであれば理解できます。

ありがとうございました。