システムコールで遊んでみる その4

今回は、システムコールforkやwaitなどについて書いていこうと思います。 forkを呼び出すことで、 子プロセスの生成が出来ます。 また、waitを呼び出すことで、 親プロセスが子プロセスの終了を待ちます。 以下にプログラム例を示します。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main(int argc, char **argv)
{
  pid_t pid;
  
  if((pid = fork()) == 0) {
    puts("child process");
    printf("pid:  %d\n", getpid());
    printf("ppid: %d\n", getppid());
    puts("exit child process");
    return 0;
  } else {
    puts("parent process");
    printf("pid:  %d\n", getpid());
    printf("ppid: %d\n", getppid());
    wait(NULL);
    puts("exit parent process");
  }
  
  return 0;
}

ちょっと解説(っぽいもの)

fork, getpid, getppidを利用するにはunistd.hを、waitを利用するためにはsys/wait.hをインクルードする必要があります。 forkは成功時に子プロセスには0を、 親プロセスには子プロセスのPIDを返し、失敗時は-1を返します。 getpid及びgetppidはそれぞれ呼び出し元のプロセスと親プロセスのPID(プロセスID)を返します。 getpid及びgetppidは常に成功します。 waitは成功時、終了した子プロセスのPIDを、失敗時に-1を返します。

fork, getpid, getppid, waitのインタフェースは以下の通り。

• fork
• pid_t fork(void);
• getpid
• pid_t getpid(void);
• getppid
• pid_t getppid(void);
• wait
• pid_t wait(int *stat_loc);

fork, getpid及びgetppidは引数を取りません。 waitの第1引数stat_locには、 子プロセスの終了ステータスが格納されます。 (第1引数stat_locはintへのポインタ) 上記のプログラム例では、子プロセスの終了ステータスは不要なので、 NULLポインタが指定されています。

上のプログラム例では、forkの呼び出しで子プロセスを生成し、 それぞれ子プロセスと親プロセスで自身のPIDと親プロセスのPIDを表示します。 forkで子プロセスが生成されると、親プロセスと子プロセスの処理がそれぞれ並行で実行されます。 親プロセスは子プロセスの処理の完了をwaitで待ち、 子プロセスが終了したらwaitの後の処理を実行します。 以下に実行例を示します。

実行プログラム名はforkとします。

$ ./fork
parent process
pid:  1601
ppid: 465
child process
pid:  1602
ppid: 1601
exit child process
exit parent process
$ 

なお、forkは、扱い方によってはゾンビプロセスを生成する場合がありますので、応用する場合には注意が必要です。

(例. サーバプログラムなどで無限ループ中にforkで生成した子プロセスをwaitで待たずに生成してしまうような処理を含んでしまった場合)

今回は、並行処理を行うためのシステムコールforkと、 それに関するシステムコールをいくつか紹介しました。 詳しくはman 2 fork, man 2 wait, man 2 getpid, man 2 getppidとターミナルに入力し、マニュアルを呼び出してみてください。 次回はpipeについて書こうと考えています。 そんなわけで、今回はここまで。

参考文献

• 子プロセスの状態変化を待つ | C言語入門講座