基础文章3：进程基础之fork函数

0.序

1.基础内容介绍

     1）进程的组成：  

     2）fork函数调用后，系统所做工作：

2.函数详细介绍

     1）函数原型

     2）作用

     3）描述

3.总结：

0.序

     fork函数是Linux中创建进程的函数，也是唯一一个创建进程的函数。因此学好fork函数时基础中的基础。0.序

1.基础内容介绍

     1）进程的概述：

       进程简单的说就是一个程序一次执行的过程，它是一个动态的概念。按照教科书上的定义，进程是程序执行的实例，是linux的基本调度单位。 

     对于程序员来说，最重要的就是要区分进程和程序的区别，程序是指一段完成功能的代码，或者说是一个工具，它是一个静态的概念，而进程，它是动态的，比如，linux的vi编辑器，它就是一段在linux下用于文本编辑的工具，那么它是一个程序，而我们在linux终端中，可以分别开启两个vi编辑器的进程。一旦提到进程，我们的脑子里就应该产生——程序从代码的第一句动态的执行到最后一句这样的一个思路。 

一个进程由如下元素组成： 

1.> 进程的当前上下文，即进程的当前执行状态； 

2.> 进程的当前执行目录 

3.> 进程访问的文件和目录 

4.> 进程的访问权限，比如它的文件模式和所有权 

          5.> 内存和其他分配给进程的系统资源 

  

        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，也就是两个进程可以做完全相同的事，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。

      2）fork函数调用后，系统所做工作：

               一个进程调用fork（）函数后，

                    （1）系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。

                    （2）然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值（这部分少数值在man fork中有详细说明）与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

2.函数详细介绍

     1）函数原型

SYNOPSIS
       #include <unistd.h>

       pid_t fork(void);

     2）作用

          创建一个子进程。是进程不是线程。

     3）描述

         （ 1）通过复制调用进程（即父进程）来创建一个子进程。

               所谓复制：子进程会与父进程共享代码空间，但是其数据空间是相互独立的。子进程的数据空间是从父进程完成拷贝下来的，刚创建完子进程时里面的取值都与父进程一样，但是由于其数据空间是相互独立的，因此数据空间中的数据会随着子进程的进行，而发生改变，从而与父进程不再一样。

               fork函数的作用是在其进程中创建一个新的进程，这个新的进程不会取代原来的进程，而是以当前进程的一个子进程而存在的。这个子进程会有一个新的进程标识符pid。并且这个子进程会继承父进程的一切！ 

          什么是叫继承父进程的一切呢？就是克隆父进程的所有，包括父进程的代码，父进程正在执行的状态，父进程的工作目录，父进程的所有资源等等，一切的一切，fork系统调用会全部的复制下来。

        

               举例：

/*可以用于说明父子进程间数据空间是相互独立的*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>


int glob = 6;
char buf[] = "a write to stdout/n";


int main()
{
    int var;
    pid_t pid;

    var = 88;


    fprintf(stderr, "%s", buf);

    printf("before fork\n");

    if(( pid = fork() ) < 0 )
    {
        fprintf(stderr, "fork error\n");
    }
    else if(pid == 0)
    {

        glob++;
        var++;
        printf("child process\n");
printf("pid = %d getpid = %d, father pid = %d, glob = %d, var = %d\n",pid, getpid(), getppid(), glob, var);
        exit(0);
    }
    else
    {
        var += 20;
        glob += 20;
        printf("begin into father process\n");
        sleep(2);
        printf("father process\n");
        printf("pid = %d, father pid = %d, glob = %d, var = %d\n", getpid(), getppid(), glob, var);
    }


    return 0;
}

运行结果

a write to stdout/nbefore fork
begin into father process
child process
pid = 0 getpid = 4039, father pid = 4038, glob = 7, var = 89
father process
pid = 4038, father pid = 3317, glob = 26, var = 108

           (2)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。

           (3)当创建完毕后，可以想象，两个进程一直同时进行，而且步调一致，在fork之后，他们分别做不同的工作，也就是分岔了，这就是为什么叫fork的原因. fork执行完毕后，出现两个进程。

                    根据1）中所述，父子进程共享代码空间，因此二者代码相同。又根据1）中所述，二者数据空间相互独立，根据fork在父进程与子进程的返回值的不同，父子进程将会执行不同的代码段，从而实现不同的功能。

          4）特别重要的一点：fork是把进程当前的情况拷贝一份。切记是当前的情况拷贝一份，而不是代码中原始数据的拷贝。这一点通过下面的代码最能体现。

#include <unistd.h> 
#include <stdio.h> 
int main(void) 
{ 
   int i=0; 
   printf("i son/pa ppid pid  fpid\n"); 
   //ppid指当前进程的父进程pid 
   //pid指当前进程的pid, 
   //fpid指fork返回给当前进程的值 
   for(i=0;i<2;i++){ 
       pid_t fpid=fork(); 
       if(fpid==0) 
           printf("%d child  %4d %4d %4d\n",i,getppid(),getpid(),fpid); 
       else 
           printf("%d parent %4d %4d %4d\n",i,getppid(),getpid(),fpid); 
   } 
   return 0; 
}  

  其运行结果

 
i son/pa ppid pid  fpid
0 parent 3317 4096 4097
1 parent 3317 4096 4098
 1 child     1 4098    0
0 child     1 4097    0
1 parent    1 4097 4099
1 child     1 4099    0

        之所以运行结果的顺序与http://blog.csdn.net/jason314/article/details/5640969 文中不同，我想就是因为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。    

3.总结：

          fork()函数通过系统调用创建了一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事（因为共享代码空间），但是由于fork函数的返回值的不同，会产生不同的功能（fork返回值不同，会去执行不同代码段，又因为数据空间是相互独立，故数据互不影响）。

          重点记住两点：1）共享程序空间，数据空间相互独立

                                   2）父子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。

相关文章 http://blog.csdn.net/jason314/article/details/5640969 

               http://blog.csdn.net/dog_in_yellow/article/details/2041079 

http://xuzhigang921.blog.163.com/blog/static/56199220201123122639986/ 

http://coolshell.cn/articles/7965.html 一个fork的面试题