Linux中fork（）函数详解
一、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。
我们来看一个例子：
[cpp]view plaincopy
/*
*fork_test.c
*version1
*createdon:2010-5-29
*author:wangth
*/
#include
#include
intmain()
{
pid_tfpid;//fpid表示fork函数返回的值
intcount=0;
fpid=fork();
if(fpid<0)
printf(errorinfork!);
elseif(fpid==0){
printf(iamthechildprocess,myprocessidis%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(iamtheparentprocess,myprocessidis%d/n,getpid());
printf(我是孩子他爹/n);
count++;
}
printf(统计结果是:%d/n,count);
return0;
}
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.
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，
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。
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进阶知识
先看一份代码：
[cpp]view plaincopy
/*
*fork_test.c
*version2
*createdon:2010-5-29
*author:wangth
*/
#include
#include
intmain(void)
{
inti=0;
printf(ison/pappidpidfpid/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;ip3224->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：
[c-sharp]view plaincopy
for(i=0;i<2;i++){
pid_tfpid=fork();//执行完毕，i=0，fpid=3225
if(fpid==0)
printf(%dchild%4d%4d%4d/n,i,getppid(),getpid(),fpid);
else
printf(%dparent%4d%4d%4d/n,i,getppid(),getpid(),fpid);
}
return0;
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：
[c-sharp]view plaincopy
for(i=0;ip3224（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：
这个程序最终产生了3个子进程，执行过6次printf（）函数。
我们再来看一份代码：
[cpp]view plaincopy
/*
*fork_test.c
*version3
*createdon:2010-5-29
*author:wangth
*/
#include
#include
intmain(void)
{
inti=0;
for(i=0;i<3;i++){
pid_tfpid=fork();
if(fpid==0)
printf(son/n);
else
printf(father/n);
}
return0;
}
它的执行结果是：
father
son
father
father
father
father
son
son
father
son
son
son
father
son
这里就不做详细解释了，只做一个大概的分析。
for i=0 1 2
father father father
son
son father
son
son father father
son
son father
son
其中每一行分别代表一个进程的运行打印结果。
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+……+2n-1）次，创建的子进程数为1+2+4+……+2n-1个。
(感谢gao_jiawei网友指出的错误，原本我的结论是“执行printf函数的次数为2*（1+2+4+……+2n）次，创建的子进程数为1+2+4+……+2n”，这是错的)
网上有人说n次循环产生2*（1+2+4+……+2n）个进程，这个说法是不对的，希望大家需要注意。
同时，大家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。具体原因我来分析。
老规矩，大家看一下下面的代码：
[cpp]view plaincopy
/*
*fork_test.c
*version4
*createdon:2010-5-29
*author:wangth
*/
#include
#include
intmain(){
pid_tfpid;//fpid表示fork函数返回的值
//printf(fork!);
printf(fork!/n);
fpid=fork();
if(fpid<0)
printf(errorinfork!);
elseif(fpid==0)
printf(iamthechildprocess,myprocessidis%d/n,getpid());
else
printf(iamtheparentprocess,myprocessidis%d/n,getpid());
return0;
}
执行结果如下：
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：
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。
大家看了这么多可能有点疲倦吧，不过我还得贴最后一份代码来进一步分析fork函数。
[cpp]view plaincopy
#include
#include
intmain(intargc,char*argv[])
{
fork();
fork()&&fork()||fork();
fork();
return0;
}
问题是不算main这个进程自身，程序到底创建了多少个进程。
为了解答这个问题，我们先做一下弊，先用程序验证一下，到此有多少个进程。
[c-sharp]view plaincopy
#include
intmain(intargc,char*argv[])
{
fork();
fork()&&fork()||fork();
fork();
printf(+/n);
}
答案是总共20个进程，除去main进程，还有19个进程。
我们再来仔细分析一下，为什么是还有19个进程。
第一个fork和最后一个fork肯定是会执行的。
主要在中间3个fork上，可以画一个图进行描述。
这里就需要注意&&和||运算符。
a&&b，如果a=0，就没有必要继续执行&&b了；a非0，就需要继续执行&&b。
a||b，如果a非0，就没有必要继续执行||b了，a=0，就需要继续执行||b。
fork()对于父进程和子进程的返回值是不同的，按照上面的a&&b和a||b的分支进行画图，可以得出5个分支。
加上前面的fork和最后的fork，总共4*5=20个进程，除去main主进程，就是19个进程了。
三、fork高阶知识
这一块我主要就fork函数讲一下操作系统进程的创建、死亡和调度等。因为时间和精力限制，我先写到这里，下次找个时间我争取把剩下的内容补齐。
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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。
我们来看一个例子：
[cpp]view plaincopy
/*
*fork_test.c
*version1
*createdon:2010-5-29
*author:wangth
*/
#include
#include
intmain()
{
pid_tfpid;//fpid表示fork函数返回的值
intcount=0;
fpid=fork();
if(fpid<0)
printf(errorinfork!);
elseif(fpid==0){
printf(iamthechildprocess,myprocessidis%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(iamtheparentprocess,myprocessidis%d/n,getpid());
printf(我是孩子他爹/n);
count++;
}
printf(统计结果是:%d/n,count);
return0;
}
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.
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，
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。
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进阶知识
先看一份代码：
[cpp]view plaincopy
/*
*fork_test.c
*version2
*createdon:2010-5-29
*author:wangth
*/
#include
#include
intmain(void)
{
inti=0;
printf(ison/pappidpidfpid/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;ip3224->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：
[c-sharp]view plaincopy
for(i=0;i<2;i++){
pid_tfpid=fork();//执行完毕，i=0，fpid=3225
if(fpid==0)
printf(%dchild%4d%4d%4d/n,i,getppid(),getpid(),fpid);
else
printf(%dparent%4d%4d%4d/n,i,getppid(),getpid(),fpid);
}
return0;
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：
[c-sharp]view plaincopy
for(i=0;ip3224（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：
这个程序最终产生了3个子进程，执行过6次printf（）函数。
我们再来看一份代码：
[cpp]view plaincopy
/*
*fork_test.c
*version3
*createdon:2010-5-29
*author:wangth
*/
#include
#include
intmain(void)
{
inti=0;
for(i=0;i<3;i++){
pid_tfpid=fork();
if(fpid==0)
printf(son/n);
else
printf(father/n);
}
return0;
}
它的执行结果是：
father
son
father
father
father
father
son
son
father
son
son
son
father
son
这里就不做详细解释了，只做一个大概的分析。
for i=0 1 2
father father father
son
son father
son
son father father
son
son father
son
其中每一行分别代表一个进程的运行打印结果。
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+……+2n-1）次，创建的子进程数为1+2+4+……+2n-1个。
(感谢gao_jiawei网友指出的错误，原本我的结论是“执行printf函数的次数为2*（1+2+4+……+2n）次，创建的子进程数为1+2+4+……+2n”，这是错的)
网上有人说n次循环产生2*（1+2+4+……+2n）个进程，这个说法是不对的，希望大家需要注意。
同时，大家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。具体原因我来分析。
老规矩，大家看一下下面的代码：
[cpp]view plaincopy
/*
*fork_test.c
*version4
*createdon:2010-5-29
*author:wangth
*/
#include
#include
intmain(){
pid_tfpid;//fpid表示fork函数返回的值
//printf(fork!);
printf(fork!/n);
fpid=fork();
if(fpid<0)
printf(errorinfork!);
elseif(fpid==0)
printf(iamthechildprocess,myprocessidis%d/n,getpid());
else
printf(iamtheparentprocess,myprocessidis%d/n,getpid());
return0;
}
执行结果如下：
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：
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。
大家看了这么多可能有点疲倦吧，不过我还得贴最后一份代码来进一步分析fork函数。
[cpp]view plaincopy
#include
#include
intmain(intargc,char*argv[])
{
fork();
fork()&&fork()||fork();
fork();
return0;
}
问题是不算main这个进程自身，程序到底创建了多少个进程。
为了解答这个问题，我们先做一下弊，先用程序验证一下，到此有多少个进程。
[c-sharp]view plaincopy
#include
intmain(intargc,char*argv[])
{
fork();
fork()&&fork()||fork();
fork();
printf(+/n);
}
答案是总共20个进程，除去main进程，还有19个进程。
我们再来仔细分析一下，为什么是还有19个进程。
第一个fork和最后一个fork肯定是会执行的。
主要在中间3个fork上，可以画一个图进行描述。
这里就需要注意&&和||运算符。
a&&b，如果a=0，就没有必要继续执行&&b了；a非0，就需要继续执行&&b。
a||b，如果a非0，就没有必要继续执行||b了，a=0，就需要继续执行||b。
fork()对于父进程和子进程的返回值是不同的，按照上面的a&&b和a||b的分支进行画图，可以得出5个分支。
加上前面的fork和最后的fork，总共4*5=20个进程，除去main主进程，就是19个进程了。
三、fork高阶知识
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