linux中的fork函数

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• 例子1
• vfork和fork

例子1

#include <unistd.h>
#include <stdio.h> 
int main () 
{ 
	pid_t fpid; //fpid表示fork函数返回的值
	int count=0;
	fpid=fork();             // ← 父子都从这里“回来”
	if (fpid < 0)            // 父：pid>0 跳过；子：pid==0 跳过
		printf("error in fork!"); 
	else if (fpid == 0)      // 子进程命中
	{
		printf("i am the child process, my process id is %d\n",getpid()); 
		printf("我是子进程\n");
		count++;
		sleep(10);           // 子进程睡眠10s
	}
	else                      // 父进程命中
	{
		printf("i am the parent process, my process id is %d\n",getpid()); 
		printf("我是父进程\n");
		count++;
		sleep(5);            //父进程睡眠5s
	}
	printf("统计结果是: %d\n",count);  //父子进程均会执行
	return 0;
}

这里我们编译完的可执行文件名字为test，另起一个终端，执行以下命令：

watch -n0.1 'ps -eo pid,ppid,stat,comm | grep test'

可以每0.1秒展示test进程的pid,ppid,stat,comm信息

原终端结果：

fanbao@sea:~/tmp$ ./test 
i am the parent process, my process id is 25679
我是父进程
i am the child process, my process id is 25680
我是子进程
统计结果是: 1
fanbao@sea:~/tmp$ 统计结果是: 1

另一个终端输出结果：

PID	PPID	STAT	COMM
25679	16336	S+	test
25680	25679	S+	test
25680	3499	S	test

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。

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。

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。

下面解释表格中的内容：
逐行解读：
第一行

• 25679 是父进程，PPID = 16336（你的 shell）。状态 S+：在前台睡眠。

第二行

• 25680 是刚 fork 出来的子进程，PPID 仍指向父进程 25679，状态也是 S+。

第三行

• 父进程 25679 已经结束并消失，子进程 25680 的 PPID 变成 3499（即系统的 init 或某个 subreaper）。状态变为 S（不再是 +，因为它已不在前台进程组）。

这完全符合 Linux 的 孤儿进程 处理逻辑：父进程死后，子进程会被 re-parent 到 PID 1（或最近的 subreaper）。

subreaper 是 Linux 内核在 3.4 版本引入的一个机制，用来解决传统“孤儿进程只能被过继给 PID 1”带来的单点瓶颈与容器/namespace 场景下隔离性不足的问题

STAT 字段中 S 与 S+ 的区别

字符	含义
S	可中断睡眠（等待事件完成，如 read()、sleep()）。
+	前台进程组（与终端关联，Ctrl-C 等信号会发给它）。

• S：进程在睡眠，但不属于前台进程组，通常是后台任务或孤儿进程。
• S+：进程在睡眠，且属于前台进程组，收到终端键盘中断（Ctrl-C、Ctrl-Z）。

vfork和fork

维度	fork	vfork
地址空间	写时复制(COW)	与父完全共享
父进程状态	继续并发运行	阻塞直到子exit/exec
子能否改全局/栈变量	安全	可以改，但会污染父进程
子能否return	安全	禁止return，会炸掉父进程栈
速度	稍慢（页表复制）	极快（只做task_struct）
可移植性	POSIX，无处不在	POSIX.1，但已被弃用/禁用（glibc 2.34+ 标记为deprecated）
典型用途	通用	只剩一种场景：马上exec新程序

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

int global = 0;

int main()
{
    pid_t pid;
    int a = 9;

    if ((pid = vfork()) < 0) {
        return EXIT_FAILURE;
    } else if (pid == 0) {          /* child */
        ++a;
        ++global;
        printf("Child Process a = %d,global = %d\n",a,global);
        exit(0);
    } else {                        /* parent */
        printf("Parent Process a = %d,global = %d\n", a,global);
        return 0;
    }
}

sea@sea-VMware-Virtual-Platform:~/tmp$ ./test1 
Child Process a = 10,global = 1
Parent Process a = 10,global = 1

可以看出，在 vfork 中，变量a在main函数中，属于局部变量，子进程对它的修改对父进程可见，这点和 fork 很不一样，fork中即使是全局变量，父进程与子进程也用的是各自的变量