Linux中fork函数详解

一、fork入门知识

     创建一个进程并分配包括代码、数据等资源。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，在内核创建进程的数据结构。然后把原来的进程的堆栈和内核数据结构中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。

     我们来看一个例子：

[cpp]
view plaincopyprint?

01./*  
02. *  fork_test.c  
03. *  version 1  
04. *  Created on: 2010-5-29  
05. *      Author: wangth  
06. */    
07.#include <unistd.h>     
08.#include <stdio.h>      
09.int main ()     
10.{     
11.    pid_t fpid; //fpid表示fork函数返回的值   
  
12.    int count=0;    
13.    fpid=fork();     
14.    if (fpid < 0)     
15.        printf("error in fork!");     
16.    else if (fpid == 0) {    
17.        printf("i am the child process, my process id is %d/n",getpid());     
18.        printf("我是爹的儿子/n");//对某些人来说中文看着更直白。     
19.        count++;    
20.    }    
21.    else {    
22.        printf("i am the parent process, my process id is %d/n",getpid());     
23.        printf("我是孩子他爹/n");    
24.        count++;    
25.    }    
26.    printf("统计结果是: %d/n",count);    
27.    return 0;    
28.}    
/* 
 *  fork_test.c 
 *  version 1 
 *  Created on: 2010-5-29 
 *      Author: wangth 
 */  
#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;  
}  

01./*
02. *  fork_test.c
03. *  version 1
04. *  Created on: 2010-5-29
05. *      Author: wangth
06. */
07.#include <unistd.h>
08.#include <stdio.h>
09.int main ()
10.{
11.    pid_t fpid; //fpid表示fork函数返回的值
12.    int count=0;
13.    fpid=fork();
14.    if (fpid < 0)
15.        printf("error in fork!");
16.    else if (fpid == 0) {
17.        printf("i am the child process, my process id is %d/n",getpid());
18.        printf("我是爹的儿子/n");//对某些人来说中文看着更直白。
19.        count++;
20.    }
21.    else {
22.        printf("i am the parent process, my process id is %d/n",getpid());
23.        printf("我是孩子他爹/n");
24.        count++;
25.    }
26.    printf("统计结果是: %d/n",count);
27.    return 0;
28.}
/*
*  fork_test.c
*  version 1
*  Created on: 2010-5-29
*      Author: wangth
*/
#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;
}

 

运行结果是：

    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：

    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；

    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。

    引用一位网友的话来解释fpid的值为什么在父子进程中不同。“其实就相当于链表，进程形成了链表，父进程的fpid(p 意味point)指向子进程的进程id，因为子进程没有子进程，所以其fpid为0.---一个进程的pid有自己和子进程、父进程三种

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。

    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，如下图所示：

 


       有人说两个进程的内容完全一样啊，怎么打印的结果不一样啊，那是因为判断条件的原因，上面列举的只是进程的代码和指令，还有变量啊。

    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。

    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基本上完全拷贝父进程到新的进程。

 

二、fork进阶知识

    先看一份代码：

[cpp]
view plaincopyprint?

/* 
 *  fork_test.c 
 *  version 2 
 *  Created on: 2010-5-29 
 *      Author: wangth 
 */  
#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;  
}  

/*
*  fork_test.c
*  version 2
*  Created on: 2010-5-29
*      Author: wangth
*/
#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;
}

 

    运行结果是：

    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 

    这份代码比较有意思，我们来认真分析一下：

    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 

    第一次fork后，p3224（父进程）的变量为i=0，fpid=3225（fork函数在父进程中返向子进程id），代码内容为：

[cpp]
view plaincopyprint?

for(i=0;i<2;i++){  
    pid_t fpid=fork();//执行完毕，i=0，fpid=3225   
    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;  

for(i=0;i<2;i++){
pid_t fpid=fork();//执行完毕，i=0，fpid=3225
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;

p3225（子进程）的变量为i=0，fpid=0（fork函数在子进程中返回0），代码内容为：

[cpp]
view plaincopyprint?

for(i=0;i<2;i++){  
    pid_t fpid=fork();//执行完毕，i=0，fpid=0   
    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;  

for(i=0;i<2;i++){
pid_t fpid=fork();//执行完毕，i=0，fpid=0
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;

 所以打印出结果：

    0 parent 2043 3224 3225

    0 child  3224 3225    0

    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，这个大家应该容易理解。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。

    所以打印出结果是：

    1 parent 2043 3224 3226

    1 parent 3224 3225 3227 

    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。

    以下是p3226，p3227打印出的结果：

    1 child     1 3227    0

    1 child     1 3226    0

    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，至于为什么，这里先不介绍，留到“三、fork高阶知识”讲。

    总结一下，这个程序执行的流程如下：

 


高级进阶：http://blog.csdn.net/jason314/article/details/5640969