fork 函数

源代码

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

int cnt = 1;
int main(void)
{
    //派生进程
    pid_t pid = fork();
    //派生失败
    if(pid < 0)
    {
        perror("fork error");
        exit(1);
    }
    //派生成功返回值为0表示子进程
    else if(pid == 0)
    {
        printf("\nchild: forkval=%d pid=%d cnt=%d\n", pid, getpid(), ++cnt);
    }
    //派生成功返回值大于0表示父进程，父进程中将返回子进程的PID。
    else if(pid > 0)
    {
        printf("\nparent: forkval=%d pid=%d cnt=%d\n", pid, getpid(), cnt);
        
    }
    return 0;
}

• 注意，window环境下编译会失败，因为会提示不存在fork 函数，本次编译结果来源于linux 系统。

编译执行结果

parent: forkval=71052 pid=71051 cnt=1

child: forkval=0 pid=71052 cnt=2

fork函数用于创建一个与当前进程映像一样的子进程，所创建的子进程将复制父进程的代码段、数据段、BSS段、堆、栈等所有用户空间信息，在内核中操作系统会重新为其申请一个子进程执行的位置。

fork系统调用会通过复制一个现有进程来创建一个全新的进程，新进程被存放在一个叫做任务队列的双向循环链表中，链表中的每一项都是类型为task_struct的进程控制块PCB的结构。

父子进程有什么区别呢？

• 父进程设置了锁，子进程不继承。
• 进程ID各不相同
• 子进程的未决告警被清除
• 子进程的未决信号集设置未空集

函数原型

pid_t fork(void);

pid_t是一个宏定义，其实质是int被定义在#include <sys/types.h>头文件中。

返回值

• 若成功调用一次则返回两个值，子进程返回0，父进程返回子进程ID，否则出错返回-1。

fork

进程标识符

每个进程都由独特换不相同的进程标识符（process ID），通过getpid()函数可获取当前进程的进程标识符，通过getppid()函数可获得父进程的进程标识符。

概要

子进程是父进程的副本，它将获得父进程数据空间、堆、栈等资源的副本。值得注意的是子进程持有的是存储空间的副本，意味着父子进程之间是不会共享这些存储空间的。

UNIX将复制父进程的地址空间内容给子进程，因此子进程具有独立的地址空间。在不同的UNIX系统下，是无法确定fork后是子进程先运行还是父进程先运行，这依赖于系统的实现。

fork执行执行流程

当进程调用fork后控制转入内核，内核将会做4件事儿：

• 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（数据空间、堆栈等）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

为什么fork会返回两次呢？

因为复制时会复制父进程的堆栈段，所以两个进程都停留在fork函数中等待返回，因此会返回两次，一个是在父进程中返回，一次是在子进程中返回，两次返回值是不一样的。 在父进程中将返回新建子进程的进程ID， 在子进程中将返回0， 若出现错误则返回一个负数， 因此可以通过fork的返回值来判断当前进程是子进程还是父进程。

为什么pid在父子进程中不同呢？

其实就相当于链表，进程形成了链表，父进程的pid指向子进程的进程ID，因此子进程没有子进程，所以PID为0，这里的pid相当于链表中的指针。

fork派生可能出现的错误原因是什么呢？

• 当前进程数已经达到系统规定的上限错误值errno会被设置为EAGAIN。

$ cat /proc/sys/kernel/pid_max 
81920

• 系统内存不足时错误值errno会被设置为EAGAIN

fork系统调用使用注意

fork系统调用之后父进程和子进程是交替执行，父子进程是处于不同空间中的 fork系统调用的一次调用存在两次返回，此时二个进程处于独立的空间，各自执行自己的参数