c - 该程序中涉及 fork() 系统调用的控制流程如何？

Question

根据我读到的有关 fork() 系统调用的内容

Fork系统调用用于创建一个新进程，称为子进程，与父进程同时运行

创建新的子进程后，两个进程都会执行fork()系统调用后的下一条指令

fork()向子进程返回0

fork()将新创建的子进程的进程ID返回给父进程(正值)

fork() 如果子进程创建失败则返回负值

在这段代码中

void foo() { 
if (fork() == 0) 
    printf("Hello from Child!\n"); 
else 
    printf("Hello from Parent!\n"); 
} 

int main() { 
    foo(); 
    return 0; 
} 

输出为

Hello from Parent!
Hello from Child!

当控件处于主进程中函数foo的if-else条件内时，子进程被创建。

那么子进程从哪里(哪条指令)开始执行？

从输出中可以看出，当fork()返回0时，会打印Hello from Parent。所以根据我的理解 Hello from Parent 实际上是由子进程打印的

fork()向父进程返回正值，父进程打印Hello from Child。我对此的理解正确吗？

子进程到底是从哪条指令开始执行的？对 fork() 的函数调用是在 if-else 的条件部分内给出的。所以子进程应该在 if-else 之后开始执行，但事实并非如此？

Answer 1

让我们首先确定一个主要的误解:

As it can be observed from the output, Hello from Parent is printed when fork() returns 0. So from my understanding Hello from Parent was actually printed by the Child Process

子进程和父进程是两个同时运行的独立进程。这两个输出的顺序没有明确定义，会根据您的内核和其他计时考虑因素而有所不同，并且与您的代码包含按您编写的 if/else block 这一事实无关。 ¹

让我们将代码重写为抽象意义上的线性“指令”流:

0: Function foo():
1:  Invoke system call fork(), no arguments, store result to $1
2:  If $1 is non-zero, jump to label #1.
3:  Invoke C function printf(), argument "Hello from Child!"
4:  Jump to label #2.
5: Label #1:
6:  Invoke C function printf(), argument "Hello from Parent!"
7: Label #2:
8: return control to calling function.

一旦程序到达1:，就会调用系统调用，将控制权转移到内核。内核复制进程，在父进程中将子进程的PID放入fork的返回值中，将0放入fork<的返回值中 在 child 身上。在 x86 上，返回值作为系统调用调用约定的一部分存储在寄存器 eax(对于 x64 为 rax)中。

这两个进程之一最终将被内核调度运行。就您而言，子进程恰好是第一个被安排的进程。您的用户模式代码从内核模式夺回控制权，读取返回值(如果在 x86 上，则从 eax/rax 中读取)，该值为零，并且没有跳转到标签 #1。它打印了 Hello from Child!，然后从函数返回(返回到 foo 的调用者，因为子进程获得了父进程堆栈的副本)。

父级也发生了同样的情况，只是父级从系统调用返回了一个非零值，并打印了 Hello from Parent!。它被安排运行，并且您的用户模式代码在同一点从内核获得控制权，只是系统调用返回了不同的值。

¹ 两个输出也有可能以某种方式交错，但这与本讨论无关，并且需要了解 Linux 进程如何执行 I/O。