fork函数

复刻（fork，又译作派生、分支）是UNIX或类UNIX中的分叉函数，fork函数将运行着的程序分为2个（几乎）完全一样的进程，每个进程都启动一个从代码的同一位置开始执行的线程。这两个进程中的线程继续执行，就像两个用户同时启动了该应用程序的两个副本。

从一个软件包拷贝了一份源代码然后在其上进行独立的开发，创建不同的软件，这个术语不只意味着版本控制上的分支，同时也意味着开发者社区的分割，是一种形式的分裂。

fork系统调用用于创建一个新进程，成为子进程，它与进程（称为系统调用fork的进程）同时运行，此进程称为父进程。创建新的子进程之后，两个进程将执行fork()系统调用之后的下一条指令。子进程使用相同的pc，相同的CPU寄存器，在父进程中使用的相同打开文件。

它不需要参数并返回一个整数值：

负值：创建子进程失败

零：返回到新创建的子进程

正值：返回到父进程或调用者。该值包含新创建的子进程的进程ID。

分叉函数头文件：

#include<unistd.h>/*#包含<unistd.h>*/
#include<sys/types.h>/*#包含<sys/types.h>*/

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>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

函数说明

子进程是父进程的副本，它将获得父进程的数据空间、堆、栈等资源的副本。持有的是上述存储空间的“副本”，意味着父子进程之间不共享这些存储空间。

UNIX将复制父进程的地址空间内容给子进程，因此，子进程有了独立的地址空间。在不同的UNIX系统下，我们无法确定fork之后是子进程先运行还是父进程先运行，这些依赖于系统的实现。所以在移植代码的时候我们不应该对此作出任何的假设。

为什么fork会返回两次？

由于在复制时复制了父进程和堆线段，所以两个进程都停留在fork函数中，等待返回。因此fork会返回两次，一次是在父进程中返回，另一次是在子进程中返回，这两次的返回值是不一样的。

fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅调用一次，却能够返回两次，他可能有三种不同的返回值，可以通过返回值来判断当前进程是子进程还是父进程。

（1）在父进程中，fork返回新创建子进程的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。

fork函数返回的值为什么在父子进程中不同。其实就相当于链表，进程形成了链表，父进程的函数返回的值指向子进程的进程id，因为子进程没有子进程，所以fork函数返回的值为0；

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
 
int main(int argc,char *argv[]){
    pid_t pid=fork();
    if ( pid < 0 ) {
        fprintf(stderr,"错误！");
    } else if( pid == 0 ) {
        printf("子进程空间");
        exit(0);
    } else {
        printf("父进程空间，子进程pid为%d",pid);
    }
    // 可以使用wait或waitpid函数等待子进程的结束并获取结束状态
    exit(0);
}

样例代码存在着父进程在子进程结束前结束的可能性。必要的时候可以使用wait或waitpid函数让父进程等待子进程的结束并获取子进程的返回状态。

fork()在linux系统中的返回值是没有NULL的。

Error Codes

出错返回错误信息如下：

EAGAIN

达到进程数的上限

ENOMEM

没有足够空间给一个新进程分配

fork的另一个特性是所有父进程打开的描述符都被复制到子进程中。父、子进程中相同的编号的文件描述符在内核中指向同一个file结构体，也就是说，file结构体的引用计数要增加。

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

void sys_err(const char *str)
{
    perror(str);//将上一个函数发生错误的原因输出到标准设备，参数 s 所指的字符串会先打印出，
    // 后面再加上错误原因字符串。此错误原因依照全局变量errno的值来决定要输出的字符串。
    exit(1);
}

int main(void)
{
    pid_t pid;//创建进程利用pid_t类型定义进程号，实际上就是int型
    char buf[1024];
    int fd[2];//文件描述符
    char *p = "test for pipe\n";

   if (pipe(fd) == -1)//创建管道失败
       sys_err("pipe");

   pid = fork();//创建子进程
   if (pid < 0) {
       sys_err("fork err");
   } else if (pid == 0) {
        close(fd[1]);//关闭子进程的写端
        int len = read(fd[0], buf, sizeof(buf));//读取数据
        write(STDOUT_FILENO, buf, len);
        close(fd[0]);//关闭读端
   } else {
       close(fd[0]);//父进程关闭读端
       write(fd[1], p, strlen(p));//从写端写入
       wait(NULL);//等待子进程结束
       close(fd[1]);//关闭写端
   }

    return 0;
}