linux下连续三次fork() --深度理解进程创建函数

初识linux操作系统，fork作为系统调用理解起来却并不是很容易。

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代码能说明问题

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
    pid_t pid;
    int count = 0;
    pid = fork();   //fork一个进程
    if(pid == 0)
    {               //pid为0,
        printf("this is child process, pid is %d\n",getpid());//getpid返回的是当前进程的PID
        count+=2;
        printf("count = %d\n",count);
    }
    else if(pid > 0)
    {
        printf("this is father process, pid is %d\n",getpid());
        count++;
        printf("count = %d\n",count);
    }
    else
    {
        fprintf(stderr,"ERROR:fork() failed!\n");
    }
    return 0;
}

接下来问题就来了
fork的时候发生什么？
①执行到这一句的时候，一个进程被创建了，这个进程与父进程一样，拥有一套与父进程相同的变量，相同的一套代码，这里可以粗浅的理解为子进程又复制了一份main函数。这里返回一个子进程的进程号，大于0。（第一次fork）

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②子进程怎么执行：

子进程从fork()的位置开始执行，也就是说前面的代码不走，但是拥有之前的变量以及变量的值，与父进程的值一样，这次fork()，返回值是0，所以在子进程里面直接执行了pid==0这一个分支，父进程里面并不执行这个分支的语句。这就为我们在写mian函数的时候怎么写子进程的程序提供了一个方法来隔离代码。

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明白了这个原理之后我们再来看一段代码

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
    pid_t pid[3];
    int count = 0;
    pid[0] = fork();
    pid[1] = fork();
    pid[2] = fork();

    printf("this is process\n");

    return 0;
}

运行结果

这里每一次输出表示一个进程的创建，可以看到一共有8个进程被创建，有兴趣的话可以验证一下连续四次fork可以出16个进程，但是不建议再多了，电脑会卡死，不要问我怎么知道的！
猜想是出2的n次方个进程。如果上面的第一段代码理解了的话，我们按照子进程从父进程fork的位置开始执行就会理解为什么会有八个进程。

这里附上思维导图助于理解

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那么我们想创建不是2的n次方个进程应该怎么做呢？这里还是以三个为例

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

int main(int argc, char *argv[])  {
    int i,j,status;
    int pid[3];

    for(i=0; i<3;i++){
        if((pid[i]=fork()) >0){

            printf("This is child process pid=%d\n",pid[i]);

        } else{
            printf("This is father process pid=%d\n",pid[i]);
            exit( EXIT_SUCCESS);
        }

    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

这里给出一个参考，不是最准确的，可以与三次fork进行对比。

以上是原文

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（因为要找工作了，被迫重新复习了一下fork ）

每一个进程地址空间：
其实分为代码段，数据段，栈和堆等。
参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/348171413

参考游双的《linux高性能服务器编程》

fork的时候

该函数的每次调用都返回两次，在父进程中返回的是子进程的PID，在子进程中则返回0。该返回值是后续代码判断当前进程是父进程还是子进程的依据。fork调用失败时返回-1，并设置
errno。
fork函数复制当前进程，在内核进程表中创建一个新的进程表项。新的进程表项有很多属性和原进程相同，比如堆指针、栈指针和标志寄存器的值。但也有许多属性被赋予了新的值，比如该进程的PPID被设置成原进程的PID，信号位图被清除（原进程设置的信号处理函数不再对新进程起作用)。

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子进程的代码与父进程完全相同，同时它还会复制父进程的数据(堆数据、栈数据和静态数据)。数据的复制采用的是所谓的写时复制( copy on writte )，即只有在任一进程(父进程或子进程)对数据执行了写操作时，复制才会发生（先是缺页中断，然后操作系统给子进程分配内存并复制父进程的数据)。即便如此，如果我们在程序中分配了大量内存，那么使用fork时也应当十分谨慎，尽量避免没必要的内存分配和数据复制。

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此外，创建子进程后，父进程中打开的文件描述符默认在子进程中也是打开的，且文件描述符的引用计数加1。不仅如此，父进程的用户根目录、当前工作目录等变量的引用计数均会加1。

所以子进程复制了父进程的代码段，并且程序拷贝了程序计数器，所以我们看到的子进程和父进程执行了相同的代码，有没有一种办法，可以让子进程执行自己的代码呢，是可以的，可以使用exec函数，将想执行的进程替换进来，然后exec函数会调用你载入进程的main函数。

不知道你之前好不好奇是谁调用了main函数，有的人说是操作系统调用了，确实是
更确切地说是exec函数调用了main函数。

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感谢阅读！