Question

我对以下代码有两个问题：

守则：

#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>
#include <iostream>

int main(int argc, char **argv)
{
    sem_t sem;
    int var = 0;

    /* create, initialize semaphore */
    if( sem_init(&sem,1,1) < 0)
    {
        perror("semaphore initilization");
        exit(0);
    }

    int pid = fork();
    static const size_t loopLen = 5;
    if (0 == pid)
    { /* child process */
        for (size_t i = 0; i < loopLen; ++i)
        {
            sem_wait(&sem);
            std::string str("Child");
            std::cout << str << " process: &var(" << (void*)(&var) << ") var(" << var++ << ") &sem(" << (void*)(&sem) << ")" << std::endl;
            sem_post(&sem);
        }
    }
    else
    { /* parent process */
        for (size_t i = 0; i < loopLen; ++i)
        {
            sem_wait(&sem);
            std::string str("Parent");
            std::cout << str << " process: &var(" << (void*)(&var) << ") var(" << var++ << ") &sem(" << (void*)(&sem) << ")" << std::endl;
            sem_post(&sem);
        }
    }
}

输出：

Parent process: &var(0xffffcbdc) var(0) &sem(0xffffcbe0)
Child process: &var(0xffffcbdc) var(0) &sem(0xffffcbe0)
Parent process: &var(0xffffcbdc) var(1) &sem(0xffffcbe0)
Child process: &var(0xffffcbdc) var(1) &sem(0xffffcbe0)
Parent process: &var(0xffffcbdc) var(2) &sem(0xffffcbe0)
Child process: &var(0xffffcbdc) var(2) &sem(0xffffcbe0)
Parent process: &var(0xffffcbdc) var(3) &sem(0xffffcbe0)
Child process: &var(0xffffcbdc) var(3) &sem(0xffffcbe0)
Parent process: &var(0xffffcbdc) var(4) &sem(0xffffcbe0)
Child process: &var(0xffffcbdc) var(4) &sem(0xffffcbe0)

问题：

从父级和子级进程打印时，为什么var和sem的地址相同？我知道子进程得到父内存空间内容的副本，但我认为进程有独立且不同的地址空间，因此没有变量会在同一个内存位置 - 但这个输出似乎表明不是这样。

问题：

这段代码实际上是在同步两个进程吗？我持怀疑态度。虽然我使用sem_init标志非零调用pshared，但似乎子进程应该是信号量的副本。我没有看到sem被共享的机制＃34;父进程和子进程之间：信号量没有命名，我也不明白在父进程和子进程之间如何共享信号量。我怀疑每个过程只是简单地获取和发布自己的＆＃34; copy＆＃34;信号量，但我不确定。

谢谢。

Answer 1

Linux使用“copy-on-write”惯用法，这意味着在您调用which python后，父项的内存不会立即被复制（作为单独的副本）。只有子进程尝试将任何数据写入内存时才会发生复制。

理解“实际”内存地址（即物理内存中的地址）与映射地址（应用程序的内存空间中的地址）之间的区别也很重要。两个应用程序中的两个指针可能具有相同的值（虚拟地址），但这并不意味着它们确实指向相同的物理位置：Memory mapping。

Answer 2

关于地址，这是因为子进程最初是父进程的精确重复。精确复制包括（虚拟）内存映射。 Read the fork manual page了解更多信息。

关于信号量，如果你read the sem_init manual page，你会看到

如果pshared非零，那么信号量在进程之间共享，并且应该位于共享内存的区域中

这个位于共享内存中的位置由您来处理，但这不是为您自动完成的。

Answer 3

除了SingerOfTheFall的答案之外，我想补充说fork(2)制作父进程的精确副本 - 相同的内存映射，相同的信号掩码，相同的文件描述符表 - 所以你实际上得到了一个真正的副本你的过程。

进程确实有不同的地址空间，但是为了理解为什么修改其中一个进程不会影响另一个进程，你应该记住虚拟和物理地址之间的区别以及所有进程（甚至是内核上的无论如何，amd64）在虚拟地址空间中执行。

长话短说 - 简而言之，CPU中有对应表（称为页表），每当您尝试访问给定地址时，CPU都会查找有问题地址的实际物理地址。内核为每个进程填充页表，并为每个进程提供相同的地址（如果未启用ASLR）。

我无法确定为什么父母和孩子之间共享信号量，但如果你的初始化是正确的，那么它就不应该从外部世界获取。

比照。

https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_address_space

https://en.wikipedia.org/wiki/Page_table

为什么父/子进程中的对象具有相同的地址？

3 个答案: