【Linux】fork函数的理解

fork函数总结

先说下fork函数

在Unix/Linux中用fork函数创建一个新的进程。进程是由当前已有进程调用fork函数创建，分叉的进程叫子进程，创建者叫父进程。该函数的特点是调用一次，返回两次，一次是在父进程，一次是在子进程。两次返回的区别是子进程的返回值为0，父进程的返回值是新子进程的ID。子进程与父进程继续并发运行。如果父进程继续创建更多的子进程，子进程之间是兄弟关系，同样子进程也可以创建自己的子进程，这样可以建立起定义关系的进程之间的一种层次关系。

1、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。父子进程共享代码段，但是分别拥有自己的数据段和堆栈段

现在很多现实并不执行一个父进程数据段，栈和堆的完全复制。而是采用写时复制技术。这些区域有父子进程共享，而且内核将他们的访问权限改变为只读的。如果父子进程中的任一个试图修改这些区域，则内核只为修改区域的那块内存制作一个副本，通常是虚拟存储器系统中的一“页”。

2、一般来说，在fork之后的父进程先执行还是子进程先执行是不确定的。（取决于内核的调度算法）

子进程可以通过getppid函数获得自己父进程的ID,进程可以通过getpid函数获得自己的ID。

3、在linux中存在缓冲区的问题。当写printf函数，但是没有换行的话，它是不会输出的，而是先将要输出的内容存放再缓冲区中，当碰到换行时，将缓冲区中的内容再一起输出。

所以fork后子进程会复制父进程的缓冲区，因此也将待输出内容复制到自己“与父进程独立的缓冲区中”，因此当子进程执行遇到换行，就将缓冲区中的内容全都输出来。

程序1

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i;
    pid_t pid;
    for(i=0; i<2; i++)
    {
        pid = fork();
        printf("-");
    }
    return 0;
}

先分析有几个进程：4 (丑图，别介意)

再分析输出

主进程执行了两次，i=0，i=2，所以输出两个 - -（总计：2个）

first是主进程的子进程，但是i=0时主进程fork 并没有执行printf,所以
缓冲区里面没有东西，first进程执行了两次printf是输出自己的两个 – -。（总计：2个）

second进程是i=1时主进程fork的子进程，此时主进程缓冲区已经有一个-，所以second 拷贝了一个 ，然后再执行一次printf，一共输出两个 - - 。（总计：2个）

third 是first进程的子进程，分析与second一样，输出两个 - -。（总计：2个）

所以一共输出八个 ——-

程序2、

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i;
    pid_t pid;
    for(i=0; i<2; i++)
    {
        printf("-");
        pid = fork();
    }
    return 0;
}

注意：程序2与程序1不一样，printf在前，fork在后。
同样也是产生4个进程，同样输出八个-。但是原理与程序1不一样。
分析：
主进程与程序1 一样 同样输出两个–。

first进程会输出1个自己的中划线(i=1的时候执行了printf,i=0时没有执行printf,因为fork时从fork执行后开始执行代码 )，还会输出从主进程缓冲区拷贝过来的1个中划线（总计：2个）

second进程没有自己的中划线输出，会输出从主进程缓冲区拷贝过来的2个中划线（总计：2个）

third进程没有自己的中划线输出，会输出从first进程缓冲区拷贝过来的2个中划线 （总计：2个）

程序3

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i;
    pid_t pid;
    for(i=0; i<2; i++)
    {
        printf("-\n");
        pid = fork();
    }
    return 0;
}

同样是四个进程。
分析：加了换行符，说明不会从缓冲区拷贝
fork执行后，子进程是从该函数之后继续执行代码
主进程：输出两个 - -。
first 进程，输出1个-，i=0时，后面没有代码，i=1时，先执行了printf输出了一个-。
second 是i=1时，主进程创建的子进程，但是此时second执行fork之后的代码，没有printf，所以不会输出。
third 与second 同理。
所以 总共输出3行短杠，一行一个
一
一
一

程序4、

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i;
    pid_t pid;
    for(i=0; i<2; i++)
    {
        pid = fork();
        printf("-\n");     
    }
    return 0;
}

分析：同样是四个进程。

主进程，输出两行 - -。
first进程，输出两行- -，i=0,i=1分别输出短杠
second 进程，输出一行短杠，i=1时。
third进程，输出一行短杠，i=1，与second同理。
所以一共输出6行短杠。
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关于fork函数就先介绍这里，欢迎大家与我交流。