C语言 Unix 进程分叉层次结构

Question

需要实现这个进程层次结构

每个具有子进程的进程都不得在其子进程之前终止。在 由"info(("函数显示的消息项，一个 父级不应出现在其子级的任何 END 消息之前。信息函数如下所示info(BEGIN | END, process_no, thread_no);

int main() {
    init();
    pid_t  pid2, pid3, pid4,pid5,pid6,pid7,pid8,pid9;
    info(BEGIN,1,0);
    pid2 = fork();
    if ( pid2 == 0 ) {
        // P2 child
        info(BEGIN,2,0);
        pid5 = fork();
        if ( pid5 == 0 ) {  // P5 child
            info(BEGIN,5,0);
            pid9 = fork();
            if(pid9 == 0){ // P9 child
                info(BEGIN,9,0);
                info(END,9,0);
            }
            waitpid(pid9,'','');
            info(END,5,0);
            // grandchild (of top-level parent)
        } else {
            waitpid(pid5,'','');
            info(END,2,0);
        }
    } else if((pid3 = fork()) == 0) {
        info(BEGIN,3,0); // P3 child
        pid4 = fork();
        if(pid4 == 0){ //P4 child
            info(BEGIN,4,0);
            info(END,4,0);
        }else{
            pid6 = fork();
            if(pid6 == 0){ //P6 child
                info(BEGIN,6,0);
                pid7 = fork();
                if(pid7 == 0){ //P7 child
                    info(BEGIN,7,0);
                    info(END,7,0);
                }
                waitpid(pid7,'','');
                info(END,6,0);
            }
        }
        waitpid(pid4,'','');
        waitpid(pid6,'','');
        info(END,3,0);
    }
    else{
        pid8=fork();
        if(pid8 == 0){ //P9 child
            info(BEGIN,8,0);
            info(END,8,0);
        }
        waitpid(pid2,'','');
        waitpid(pid3,'','');
        waitpid(pid4,'','');
        waitpid(pid5,'','');
        waitpid(pid6,'','');
        waitpid(pid7,'','');
        waitpid(pid8,'','');
        waitpid(pid9,'','');
        info(END, 1, 0);
    }
    for(int i=0; i<8; i++){ 
        wait(NULL);  
    }
    return 0;
}

我的输出是

[ ] BEGIN P1 T0 pid=4370 ppid=4122 tid=1184286464
[ ] BEGIN P2 T0 pid=4371 ppid=4370 tid=1184286464
[ ] BEGIN P8 T0 pid=4373 ppid=4370 tid=1184286464
[ ] BEGIN P3 T0 pid=4372 ppid=4370 tid=1184286464
[ ]  END  P8 T0 pid=4373 ppid=4370 tid=1184286464
[ ] BEGIN P5 T0 pid=4374 ppid=4371 tid=1184286464
[ ]  END  P1 T0 pid=4373 ppid=4370 tid=1184286464
[ ] BEGIN P4 T0 pid=4375 ppid=4372 tid=1184286464
[ ] BEGIN P6 T0 pid=4376 ppid=4372 tid=1184286464
[ ]  END  P4 T0 pid=4375 ppid=4372 tid=1184286464
[ ] BEGIN P9 T0 pid=4377 ppid=4374 tid=1184286464
[ ]  END  P3 T0 pid=4375 ppid=4372 tid=1184286464
[ ]  END  P9 T0 pid=4377 ppid=4374 tid=1184286464
[ ] BEGIN P7 T0 pid=4378 ppid=4376 tid=1184286464
[ ]  END  P5 T0 pid=4377 ppid=4374 tid=1184286464
[ ]  END  P7 T0 pid=4378 ppid=4376 tid=1184286464
[ ]  END  P6 T0 pid=4378 ppid=4376 tid=1184286464
[ ]  END  P5 T0 pid=4374 ppid=4371 tid=1184286464
[ ]  END  P3 T0 pid=4378 ppid=4376 tid=1184286464
[ ]  END  P2 T0 pid=4371 ppid=4370 tid=1184286464
[ ]  END  P6 T0 pid=4376 ppid=4372 tid=1184286464
[ ]  END  P3 T0 pid=4376 ppid=4372 tid=1184286464
[ ]  END  P3 T0 pid=4372 ppid=4370 tid=1184286464
[ ]  END  P1 T0 pid=4370 ppid=4122 tid=1184286464

预期输出 ：

[ ] BEGIN P1 T0 pid=4370 ppid=4122 tid=1184286464
[ ] BEGIN P2 T0 pid=4371 ppid=4370 tid=1184286464
[ ] BEGIN P3 T0 pid=4372 ppid=4370 tid=1184286464
[ ] BEGIN P8 T0 pid=4373 ppid=4370 tid=1184286464
[ ]  END  P8 T0 pid=4373 ppid=4370 tid=1184286464
[ ] BEGIN P4 T0 pid=4375 ppid=4372 tid=1184286464
[ ] BEGIN P5 T0 pid=4374 ppid=4371 tid=1184286464
[ ] BEGIN P6 T0 pid=4376 ppid=4372 tid=1184286464
[ ]  END  P4 T0 pid=4375 ppid=4372 tid=1184286464
[ ] BEGIN P9 T0 pid=4377 ppid=4374 tid=1184286464
[ ]  END  P9 T0 pid=4377 ppid=4374 tid=1184286464
[ ] BEGIN P7 T0 pid=4378 ppid=4376 tid=1184286464
[ ]  END  P5 T0 pid=4377 ppid=4374 tid=1184286464
[ ]  END  P7 T0 pid=4378 ppid=4376 tid=1184286464
[ ]  END  P6 T0 pid=4378 ppid=4376 tid=1184286464
[ ]  END  P3 T0 pid=4378 ppid=4376 tid=1184286464
[ ]  END  P2 T0 pid=4371 ppid=4370 tid=1184286464
[ ]  END  P1 T0 pid=4370 ppid=4122 tid=1184286464

我试图深入了解这个问题将近 2 个小时，但无法理解进展不顺利的地方，我认为这与 waitpid 有关，但无法弄清楚......

Answer 1

最大的问题是你开始了所有这些过程，但你永远不会结束它们。

以最后一个else子句为例。在该块中，您调用 fork 来创建pid8 。然后，进程 8 打印 BEGIN 和 END，但随后它不会退出，而是继续进入后续代码，这显然是针对 P1 的(它将毫无意义地为它未创建的进程调用 waitpid(。而且，它会在info(END,1,0)电话中失误。在其他几个代码路径中也会发生同样的事情。

几点建议：

1. 仅在进程中为作为直接子级创建的那些进程调用waitpid。无论如何，这些是您唯一可以成功调用waitpid的。例如，P1 不能等待它未创建的 P4。

2. 将 NULL 作为附加参数传递给waitpid而不是'' 。(后者恰好在大多数 C 实现中工作，因为字符 '' 的表示形式与这些实现中 NULL 指针的表示形式相同，但它不正确：您应该传递指向整数 [或特殊值 NULL] 的指针，而不是char值。

3. 检查系统呼叫的返回状态。如果您这样做，您会发现许多waitpid呼叫失败。(在这种特殊情况下，这实际上并不会导致问题，但是检查并打印出故障始终是一个好主意，因为它们会提示您为什么程序没有按预期工作。

4. 最重要的是，在每个if (pidX == 0) {子句中，在执行该块应该执行的其他任何操作后，放置一个exit(0)语句以使进程退出：

   pid8=fork();
   if(pid8 == 0){
       info(BEGIN,8,0);
       info(END,8,0);
       exit(0);          /* <<<<<<============ */
   }
   

最后的建议： 选择一种编码风格并坚持下去。你有

pid8=fork();
if(pid8 == 0){

而你有

pid2 = fork();
if ( pid2 == 0 ) {

而你有

if((pid3 = fork()) == 0) {

所有这些都在同一个简短的程序中。也就是说，您以不同的方式组合一组基本相同的操作，然后以不同的间距在程序中对它们进行编码。这对编译器没有任何影响，但对于试图阅读代码的人(如果你写了足够的代码，这将包括你自己(有很大的不同。