【Linux】fork函数

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1. 进程创建

在英文释义里

fork

的意思为派生分支到的意思，是UNIX或类UNIX中的分叉函数。该函数也是UNIX中派生新进程的唯一方法，不熟悉fork，就不可能熟悉多线程编程。因此熟悉好fork函数也是程序员的必备技能之一。
在

linux

环境下我们可以使用

man fork

来了解它的功能：

根据文档我们可以知道，fork是用来创建一个新进程的，将新创建的进程称为子进程。子进程可以和原进程同时进行，原进程即为父进程。

#include<unistd.h>//fork头文件intmain(){pid_t id =fork();//pid_t是系统封装的一个宏，本质上是intreturn0;}

关于返回值：
子进程中返回0，父进程中返回子进程id，出错返回-1。

pid_t id =fork();//因为存在出错情况，所以我们在使用时是需要进行错误判断的if(id <0){perror("fork");exit(1);}...

提问：为什么子进程返回0，而父进程返回子进程id呢？
答：因为子进程只有唯一的父进程，不需要额外标识就可以找到。而父进程可以存在多个子进程，需要额外的标识才能找到这个新创建的子进程。

验证父子进程的返回情况：

#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>intmain(){printf("Before: pid is %d\n",getpid());pid_t id =fork();if(id <0){perror("fork");exit(1);}if(id ==0){//childprintf("After: pid is %d,fork return %d\n",getpid(),id);}elseif(id !=0){//parentprintf("After: pid is %d,fork return %d\n",getpid(),id);}return0;}//打印结果：/*
Before: pid is 25514
After: pid is 25514,fork return 25515
After: pid is 25515,fork return 0
*/

2. fork的执行情况

进程调用fork后，当控制转移到内核的fork代码后，内核做：

• 分配新的内存块和内核数据结构给子进程。
• 将父进程部分数据结构内容拷贝到子进程。
• 添加子进程到系统进程列表中。
• fork返回，开始调度器调度。 在上面的执行情况中，我们也看到了if 和 else if居然同时执行了，在正常情况下是匪夷所思的，但正常情况下是单进程的情况，使用了fork就变成了多进程情况了，程序在fork函数执行后就已经分成了两条路线了，只是这两条路线在同时执行。 画图理解：

当程序调用fork之后，就有两个二进制代码相同的进程，而且它们都运行到相同的地方，但每个进程都可以开始它们自己的进程，还是上面的代码：

#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>intmain(){printf("Before: pid is %d\n",getpid());pid_t id =fork();if(id <0){perror("fork");exit(1);}if(id ==0){//childprintf("After: pid is %d,fork return %d\n",getpid(),id);}elseif(id !=0){//parentprintf("After: pid is %d,fork return %d\n",getpid(),id);}return0;}//打印结果：/*
Before: pid is 25514
After: pid is 25514,fork return 25515
After: pid is 25515,fork return 0
*/

这里的Before打印了一变，可是after却打印了两遍。

正是有了这种机制，fork之前父进程独自执行，fork之后，父子进程执行流分别执行。注意，fork之后，谁先执行完全由调度器决定。

3.写时拷贝

通常，父子代码共享，父子不再写入时数据是共享的，当任意一方尝试写入，便以写时拷贝的方式各种一份副本。

4.fork的常规用法

• 一个父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码片段。例如父进程等待客户端的请求，生成子进程来处理情况。
• 一个进程要执行一个不同的程序，例如子进程从fork返回后，调用exec函数。

5.fork调用失败的原因

• 系统中有太多的进程。
• 实际用户的进程数超过了限制。