Linux中fork函数分析

1、fork简介

一个进程，是包括代码、数据和分配给进程的资源，fork（）函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就两个进程可以完全做相同的事，但如果初始化参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事

一个进程调用fork（）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的进程中，只有少数值与原来发的进程的值不同，相当于克隆了一个自己

fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能能够返回两次，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ID2、在子进程中，fork返回03、如果出现错误，fork返回-1

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，一个子进程、一个主进程。在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID。在子进程中，fork返回0，所以可以通过返回值来判断当前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，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

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2、例题

1）下列程序代码在Linux系统执行后”*”会被输出多少次()

void main(){   int i;   for(i=0;i<3;i++)   {      fork();      printf("*\n");    }  return;}

答案是14
注意这个题目输出的时候有\n,刷新了缓存区，所以只能是14个，画一个二叉树

                    。   第一个不算，因为由他产生了其他两个进程i=0          。            。（2）i=1      。      。     。       。（4）i=2    。  。 。    。 。   。 。     。      （8）

2）请问下面的程序一共输出多少个“-”？

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main(void){   int i;   for(i=0; i<2; i++){      fork();      printf("-");   }   return 0;}

你可能觉得是6，但是实际上这个程序会输出8个

我们首先需要知道fork（）系统调用的特性

fork()系统调用是Unix下以自身进程创建子进程的系统调用，一次调用，两次返回，如果返回是0，则是子进程，如果返回值>0，则是父进程（返回值是子进程的pid），这是众为周知的。
在fork（）的调用处，整个父进程空间会复制到子进程中，包括指令，变量值，程序调用栈，环境变量，缓存区，等等
所以，为什么输出8个，而不是6个，这是因为printf（“-”）语句有buffer，所以对于上述程序，printf（“-”）把“-”放在了缓存中，并没有真正的输出，在fork的时候，缓存被复制了子进程空间，所以，就多了2个，就成了8个。
我们知道，Unix下的设备有“块设备”和“字符设备”的概念，所谓块设备，就是以一块一块的数据存取的设备，磁盘和内存是块设备，字符设备是一个存取一个字符设备，字符设备如键盘和串口。块设备一般都有缓存，而字符设备一般没有缓存

对于上面的问题，我们如果改为

printf("-\n");

或

printf("-");fflush(stdout);

那么结果就是6个，因为程序遇到“\n”、EOF、缓存区满、文件描述符关闭、主动flush、程序退出，这几种情况就会把数据刷出缓存区
相同颜色代表同一个进程

这样，对于printf(“-”);这个语句，我们就可以很清楚的知道，哪个子进程复制了父进程标准输出缓中区里的的内容，而导致了多次输出了。（如下图所示，就是我阴影并双边框了那两个子进程）

例题2：下面代码的输出结果是()

int main(){   int pid;   int num=1;   pid=fork();   if(pid>0){   num++;   printf("in parent:num:%d addr:%x\n",num,&num);   }   else if(pid==0){   printf("in child:num:%d addr:%x\n",num,&num);   }}

答案：父子进程中输出的num不同，num地址相同
虚拟地址空间，num地址的值相同，但是其实真实的物理地址却不一样。

如果安装两个进程各处在独自的虚拟进程地址空间分析的话，这个题很容易会选择num地址不相同，但是Linux中资源分配都是虚拟机制，也就是说，他们还是共用一个虚拟的地址，但是映射到物理内存就可能不一样