fork入门知识

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。

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());
        printf("我是爹的儿子/n");//对某些人来说中文看着更直白。
        count++;
    }
    else {
        printf("i am the parent process, my process id is%d/n",getpid());
        printf("我是孩子他爹/n");
        count++;
    }  
    printf("统计结果是: %d/n",count);
    return 0;
}

运行结果

i am the child process, my process id is 5574
我是爹的儿子
统计结果是: 1
i am the parent process, my process id is 5573
我是孩子他爹
统计结果是: 1

在语句fpid=fork()之前，只有一个进程在执行这段代码，但在这条语句之后，就变成两个进程在执行了，这两个进程的几乎完全相同，将要执行的下一条语句都是if(fpid<0)……
　　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：

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

在fork函数执行完毕后，如果创建新进程成功，则出现两个进程，一个是子进程，一个是父进程。在子进程中，fork函数返回0，在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID。我们可以通过fork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程。
fork出错可能有两种原因：

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。
系统内存不足，这时errno的值被设置为ENOMEM。

创建新进程成功后，系统中出现两个基本完全相同的进程，这两个进程执行没有固定的先后顺序，哪个进程先执行要看系统的进程调度策略。每个进程都有一个独特（互不相同）的进程标识符（process ID），可以通过getpid()函数获得，还有一个记录父进程pid的变量，可以通过getppid()函数获得变量的值。
fork执行完毕后，出现两个进程

　　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。

fork进阶知识

先看一份代码：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
   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;
}

结果

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

第一步：在父进程中，指令执行到for循环中，i=0，接着执行fork，fork执行完后，系统中出现两个进程，分别是p3224和p3225（后面我都用pxxxx表示进程id为xxxx的进程）。可以看到父进程p3224的父进程是p2043，子进程p3225的父进程正好是p3224。我们用一个链表来表示这个关系：p2043->p3224->p3225
　　第二步：假设父进程p3224先执行，当进入下一个循环时，i=1，接着执行fork，系统中又新增一个进程p3226，对于此时的父进程，p2043->p3224（当前进程）->p3226（被创建的子进程）。对于子进程p3225，执行完第一次循环后，i=1，接着执行fork，系统中新增一个进程p3227，对于此进程，p3224->p3225（当前进程）->p3227（被创建的子进程）。从输出可以看到p3225原来是p3224的子进程，现在变成p3227的父进程。父子是相对的，这个应该容易理解。只要当前进程执行了fork，该进程就变成了父进程了，就打印出了parent。
　　第三步：第二步创建了两个进程p3226，p3227，这两个进程执行完printf函数后就结束了，因为这两个进程无法进入第三次循环，无法fork，该执行return 0;了，其他进程也是如此。

细心的读者可能注意到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

这个程序执行的流程如下：

　　总结一下规律，对于这种N次循环的情况，执行printf函数的次数为2*(1+2+4+……+2^N-1)次，创建的子进程数为1+2+4+……+2^{N-1个。
　　同时，如果想测一下一个程序中到底创建了几个子进程，最好的方法就是调用printf函数打印该进程的pid，也即调用printf("%d/n",getpid());或者通过printf("+/n");来判断产生了几个进程。有人想通过调用printf("+");来统计创建了几个进程，这是不妥当的。
看下面的代码：}

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
	pid_t fpid;//fpid表示fork函数返回的值
	//printf("fork!");
	printf("fork!/n");
	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());
	else
		printf("I am the parent process, my process id is %d/n", getpid());
	return 0;
}

结果

1
2
3

fork!
I am the parent process, my process id is 3361
I am the child process, my process id is 3362

如果把语句printf("fork!/n");注释掉，执行printf("fork!");
则新的程序的执行结果是：

1 2	fork!I am the parent process, my process id is 3298 fork!I am the child process, my process id is 3299

程序的唯一的区别就在于一个/n回车符号，为什么结果会相差这么大呢？
　　这就跟printf的缓冲机制有关了，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。因此在子进程度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！！！！
　　所以说printf("+");不能正确地反应进程的数量。　　

fork高阶知识

fork()父子进程变量的关系

调用fork，会有两次返回，一次是父进程、一次是子进程，因为子进程是父进程的副本，所以它拥有父进程数据空间、栈和堆的副本，但是它们并没有共享这些存储空间，它们只共享正文段。我们通过下面的程序验证下。

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>

int global = 6;

int main(int argc,char** argv)
{
    int var=10;  
    int pid=fork();
    if(pid==-1){
          printf("error!");
    }
    else if(pid==0){
        global++;
        var++;
        printf("This is the child process!/n");
    }
    else{
        printf("This is the parent process! child processid=%d/n",pid);
    }
    printf("%d, %d, %d /n", getpid(), global, var);
    return 1;
}

输出

This is the child process!
20415, 7, 11 
This is the parent process! child processid=20415
20414, 6, 10

可以看出，子进程的值发生了改变，可以说明，它们并不是共享的。
把变量的地址打印出来

This is the child process!
20505, 7, 11, 646334744 
This is the parent process! child processid=20505
20504, 6, 10, 646334744

地址居然是一样的，内容还是不一样，原来这里打印的变量的地址都是逻辑空间，对于父子进程，它们的逻辑空间一样，但是物理空间还是不同的。所以在多进程编程中，不要寄希望于通过地址来判断两个变量是否相同。
　　fork之后，子进程会拷贝父进程的数据空间、堆和栈空间（实际上是采用写时复制技术），二者共享代码段。
所以在子进程中修改全局变量（局部变量，分配在堆上的内存同样也是）后，父进程的相同的全局变量不会改变。