Linux中fork函数详解

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一、fork基础知识

一个进程，包括代码、数据和分配给进程的资源。fork（）函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。

一个进程调用fork（）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

fork()函数得到的子进程，继承父进程的所有系统资源，包括，代码段、数据区、常量区等等。父子进程的地址空间开始是共享的，只有当父子进程中的任何一个企图修改其中的内容时才进行复制，即copy on write。表明上看是互不相干的。

看一个简单例子：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main ()
{
pid_t fpid; //fpid表示fork函数返回的值
int count=0;
fpid=fork();
if (fpid < 0)
printf("error in fork!");
else if (fpid == 0) {
printf("i am the child process, my process id is %d\n",getpid());
count++;
}
else {
printf("i am the parent process, my process id is %d\n",getpid());
count++;
}
printf("count is: %d\n",count);
return 0;
}

i am the parent process, my process id is 5573

为什么两个进程的fpid不同呢，这与fork函数的特性有关。

fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值：

1.在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；2.在子进程中，fork返回0；3.如果出现错误，fork返回一个负值；

 fork出错可能有两种原因：1.当前的进程数已经达到了系统规定的上限，这时errno的值被设置为EAGAIN。2.系统内存不足，这时errno的值被设置为ENOMEM。

执行完fork后，进程1的变量为count=0，fpid！=0（父进程）。进程2的变量为count=0，fpid=0（子进程），这两个进程的变量都是独立的，存在不同的地址中，不是共用的，这点要注意。可以说，我们就是通过fpid来识别和操作父子进程的。还有人可能疑惑为什么不是从#include处开始复制代码的，这是因为fork是把进程当前的情况拷贝一份，执行fork时，进程已经执行完了int count=0;fork只拷贝下一个要执行的代码到新的进程。

二、fork进阶

先看代码：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main ()
{
   int i=0;
   printf("i son/pa ppid pid  fpid\n");
   //ppid指当前进程的父进程pid
   //pid指当前进程的pid,
   //fpid指fork返回给当前进程的值
   for(i=0;i<2;i++){
       pid_t fpid=fork();
       if(fpid==0)
           printf("%d child  %4d %4d %4d\n",i,getppid(),getpid(),fpid);
       else
           printf("%d parent %4d %4d %4d\n",i,getppid(),getpid(),fpid);
   }
   return 0;
}

    i son/pa ppid pid  fpid
    0 parent 2043 3224 3225
    0 child  3224 3225    0
    1 parent 2043 3224 3226
    1 parent 3224 3225 3227
    1 child     1 3227    0
    1 child     1 3226    0

读者可能注意到p3226，p3227的父进程难道不该是p3224和p3225吗，怎么会是1呢？这里得讲到进程的创建和死亡的过程，在p3224和p3225执行完第二个循环后，main函数就该退出了，也即进程该死亡了，因为它已经做完所有事情了。p3224和p3225死亡后，p3226，p3227就没有父进程了，这在操作系统是不被允许的，所以p3226，p3227的父进程就被置为p1了，p1是永远不会死亡的。
总结一下，这个程序执行的流程如下：

还有，如果去掉”\n“后每次程序运行的结果都不一样了，这是跟printf的缓冲机制有关，printf某些内容时，操作系统仅仅是把该内容放到了stdout的缓冲队列里了,并没有实际的写到屏幕上。但是,只要看到有\n 则会立即刷新stdout,因此就马上能够打印了。
运行了printf("fork!")后,“fork!”仅仅被放到了缓冲里,程序运行到fork时缓冲里面的“fork!” 被子进程复制过去了。因此在子进程的stdout缓冲里面就也有了fork! 。所以,你最终看到的会是fork!  被printf了2次！！！！
而运行printf("fork!\n")后,“fork!”被立即打印到了屏幕上,之后fork到的子进程里的stdout缓冲里不会有fork! 内容。因此你看到的结果会是fork! 被printf了1次！！！！

最后，看看下面程序一共创建了多少个进程：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
   fork();
   fork() && fork() || fork();
   fork();
   return 0;
}

fork() && fork() || fork();额外fork出了4个进程。子进程的返回值是0。

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原文地址：http://blog.csdn.net/z702143700/article/details/46917085