Forky¶

Obsah stránky

Úloha 1 — fork() s &&: kolik výpisů „test"?
Úloha 2 — fork() s ||: kolik výpisů „test"?
Úloha 3 — fork() s || (8 fork()): kolik výpisů „test"?
Úloha 4 — fork() == fork() v cyklu (i < 5): kolik procesů vznikne?
Úloha 5 — fork() == fork() v cyklu (i < 9): kolik procesů vznikne?

Úloha 1 — fork() s &&: kolik výpisů „test"?¶

Zadání

Kolik řetězců „test" se vytiskne?

if (fork() &&
        fork() &&
        fork() &&
        fork())
    printf("test\n");

Řešení

Systémové volání fork() způsobí, že z rodičovského procesu vznikne nový proces, který pokračuje v kódu na stejném místě, kde se oddělil od rodiče. Návratová hodnota funkce fork() v rodiči je PID potomka, a v potomku se vrátí nula. Pokaždé, když fork() vrátí nulu (tedy v child procesech), dojde k přerušení výpočtu podmínky, protože již nemůže být splněna.

Strom procesů (operátor && zkratuje při = 0):

Každý potomek P1, P2, P3, P4 vznikne na větvi = 0 (fork vrátí 0) a podmínka se přeruší — printf se nevykoná. Pouze původní proces P0 projde všemi čtyřmi fork() s nenulovými hodnotami (PID potomků) a vytiskne „test".

Vytiskne se 1 řetězec „test".

Úloha 2 — fork() s ||: kolik výpisů „test"?¶

Zadání

Kolik řetězců „test" se vytiskne?

if (fork() ||
        fork() ||
        fork() ||
        fork())
    printf("test\n");

Řešení

Pokaždé když fork() vrátí nenulové PID, dojde k splnění podmínky a vytiskne se řetězec „test". Když fork() vrátí nulu (tedy v child procesech), podmínka ještě může být splněna, a tak výpočet pokračuje.

Strom procesů (operátor || zkratuje při ≠ 0):

          P0
      ≠0 /  \ =0
      test   P1
         ≠0 /  \ =0
         test   P2
            ≠0 /  \ =0
            test   P3
               ≠0 /  \ =0
               test   P4

Každý rodič projde větví ≠ 0 a ihned vytiskne „test". Potomci (na větvích = 0) pokračují do dalšího fork(). Původní P0 vytiskne „test" hned z prvního fork(). P1 vytiskne „test" z druhého. P2 z třetího. P3 z čtvrtého. P4 (potomek P3) se ocitne v podmínce, kde žádný fork() nezbývá — nevytiskne nic.

Vytisknou se 4 řetězce „test".

Úloha 3 — fork() s || (8 fork()): kolik výpisů „test"?¶

Zadání

Kolik řetězců „test" se vytiskne?

if (fork() ||
        fork() ||
        fork() ||
        fork() ||
        fork() ||
        fork() ||
        fork() ||
        fork())
    printf("test\n");

Řešení

Stejný princip jako v předchozí úloze, nyní s osmi voláními fork().

Strom procesů:

Rodičovský proces na každé úrovni vytiskne „test" větví ≠ 0. Potomek (větev = 0) pokračuje do dalšího fork(). Tímto způsobem vznikne 8 výpisů — po jednom za každý fork(), který vrátil nenulové PID.

Vytiskne se 8 řetězců „test".

Úloha 4 — fork() == fork() v cyklu (i < 5): kolik procesů vznikne?¶

Zadání

Kolik procesů vznikne důsledkem spuštění následujícího kódu?

for( int i = 0; i < 5; i++ ){
  if( fork() == fork() )
    break;
}

Řešení

V rámci jedné inkrementace proměnné i se provedou dva forky, které odpovídají dvěma hladinám stromu procesů. Při přechodu po zelené hraně (vlevo) zůstáváme v rámci stejného procesu, při přechodu vpravo vzniká nový child proces. V červených vrcholech stromu nastává break.

Výraz fork() == fork() — levý fork() vrátí v rodiči PID potomka (≠ 0) a v potomkovi 0; pravý fork() se pak vyhodnotí v obou těchto procesech. Podmínka je splněna (0 == 0) jen v tom procesu, kde oba forky vrátily 0 — ten provede break.

V grafu lze pozorovat, že po každé druhé hladině stromu se počet procesů ztrojnásobí. (Grafická ilustrace od čtvrté hladiny už není přesná a má jen znázornit větvení stromu.)

úroveň (po dvojici forků):  0    1    2    3    4    5
počet procesů:              1    3    9   27   81  243

Celkově vznikne 1 + 3 + 9 + 27 + 81 + 243 = 364 nových procesů.

Úloha 5 — fork() == fork() v cyklu (i < 9): kolik procesů vznikne?¶

Zadání

Kolik procesů vznikne důsledkem spuštění následujícího kódu?

for( int i = 0; i < 9; i++ ){
  if( fork() == fork() )
    break;
}

Řešení

Stejný princip jako v předchozí úloze — v rámci jedné inkrementace proměnné i se provedou dva forky odpovídající dvěma hladinám stromu. Počet procesů se po každé druhé hladině ztrojnásobí.

Součet pro cyklus i < 9:

1 + 3 + 9 + 27 + 81 + 243 + 729 + 2187 + 6561 + 19683 = 29524

Celkově vznikne 1 + 3 + 9 + 27 + 81 + 243 + 729 + 2187 + 6561 + 19683 = 29524 nových procesů.