进程子进程linux系统编程之进程（二）：fork函数详细分析

文章结束给大家来个程序员笑话：[M]

一、fork系统调用

包含头文件 <sys/types.h> 和 <unistd.h>
函数功能:创立一个子进程
函数原型
pid_t fork(void);
参数：无参数。
返回值:
如果胜利创立一个子进程，对于父进程来讲返回子进程ID
如果胜利创立一个子进程，对于子进程来讲返回值为0
如果为-1表示创立失败

（1）、使用fork函数失掉的子进程从父进程的继承了全部进程的地址空间，包括：进程上下文、进程堆栈、内存信息、打开的文件描述符、信号控制设置、进程优先级、进程组号、当前工作目录、根目录、资源限制、控制终端等。

进程和子进程

（2）、子进程与父进程的区分在于：
1、父进程设置的锁，子进程不继承
2、各自的进程ID和父进程ID不同
3、子进程的未决告警被清除；
4、子进程的未决信号集设置为空集。

（3）、fork系统调用需要注意的地方

fork系统调用之后，父子进程将交替执行。
如果父进程先退出，子进程还没退出那么子进程的父进程将变成init进程。（注：任何一个进程都必须有父进程）
如果子进程先退出，父进程还没退出，那么子进程必须等到父进程捕获到了子进程的退出状态才真正结束，否则这个时候子进程就成为僵进程。

子进程退出会发送SIGCHLD信号给父进程，可以选择忽略或使用信号处置函数接收处置就能够避免僵尸进程。

（4）、写时复制 copy on write

如果多个进程要读取它们自己的那部份资源的副本，那么复制是不必要的。
每个进程只要保存一个指向这个资源的指针就能够了。
如果一个进程要修改自己的那份资源的“副本”，那么就会复制那份资源。这就是写时复制的含意

例如fork就是基于写时复制，只读代码段是可以同享的。

若使用vfork()则在还没调用exec之前，父子进程是同享同一个地址空间，不像fork()一样会进行拷贝

（5）、fork之后父子进程同享文件

进程和子进程

子进程继承了父进程打开的文件描述符，故每个打开文件的引用计数为2。

（6）、fork与vfork

在fork还没实现copy on write之前。Unix设计者很关心fork之后立刻执行exec所造成的地址空间浪费，所以引入了vfork系统调用。
vfork有个限制，子进程必须立刻执行_exit或者exec函数。
即使fork实现了copy on write，效率也没有vfork高，但是我们不推荐使用vfork，因为几乎每个vfork的实现，都或多或少存在一定的问题。

示例程序：

每日一道理
巴尔扎克说过“不幸，是天才的进升阶梯，信徒的洗礼之水，弱者的无底深渊”。风雨过后，眼前会是鸥翔鱼游的天水一色；走出荆棘，前面就是铺满鲜花的康庄大道；登上山顶，脚下便是积翠如云的空蒙山色。在这个世界上，一星陨落，黯淡不了星空灿烂，一花凋零，荒芜不了全部春天。人生要尽全力度过每一关，不管遇到什么困难不可轻言放弃。

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/*************************************************************************
    > File Name: process_fork.c
    > Author: Simba
    > Mail: dameng34@163.com
    > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST
************************************************************************/
/* 如果父进程先退出，子进程还没退出那么子进程的父进程将变成init进程。（注：任何一个进程都必须有父进程）
* 如果子进程先退出，父进程还没退出，那么子进程必须等到父进程捕获到了子进程的退出状态才真正结束，
* 否则这个时候子进程就成为僵进程。
*/
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>

#define ERR_EXIT(m) \
     do { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while( 0)

int main( int argc, char *argv[])
{
    signal(SIGCHLD, SIG_IGN); // 避免发生僵尸进程，忽略SIGCHLD信号
    printf( "before fork pid=%d\n", getpid());
     int fd;
    fd = open( "test.txt", O_WRONLY);
     if (fd == - 1)
        ERR_EXIT( "open error");

    pid_t pid;
    pid = fork(); // 写时复制copy on write，只读代码段可以同享
     /* 若使用vfork()则在还没调用exec之前，父子进程是同享同一个地址空间，
     * 不像fork()一样会进行拷贝 */
     if (pid == - 1)
        ERR_EXIT( "fork error");

     if (pid > 0)
    {
        printf( "this is parent\n");
        printf( "parent pid=%d child pid=%d\n", getpid(), pid);
        write(fd, "parent", 6); // 父子进程同享一个文件表
        sleep( 10);
    }

     else if (pid == 0)
    {
        printf( "this is child\n");
        printf( "child pid=%d parent pid=%d\n", getpid(), getppid());
        write(fd, "child", 5);
    }

     return 0;
}

测试输出如下：

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/process$ ./process_fork
before fork pid=2572
this is parent
parent pid=2572 child pid=2573
this is child
child pid=2573 parent pid=2572
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/process$ cat test.txt
parent
child
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/process$

可以看到因为同享一个文件表，故文件偏移也同享，父子进程打印进test.txt文件的内容是紧随的而不是从头开始的。

文章结束给大家分享下程序员的一些笑话语录： N多年前，JohnHein博士的一项研究表明：Mac用户平均IQ要比PC用户低15%。超过6000多的参加者接受了测试，结果清晰的显示IQ比较低的人会倾向于使用Mac。Mac用户只答对了基础问题的75%，而PC用户却高达83%。