操作系统之 fork 函数概念篇

悠悠 2022-08-05 07:50 128阅读 0赞

由fork创建的新进程被称为子进程（child process）。**该函数被调用一次，但返回两次。两次返回的区别是子进程的返回值是0**，而**父进程的返回值则是新进程（子进程）的进程 id。将子进程id返回给父进程的理由是：因为一个进程的子进程可以多于一个，没有一个函数使一个进程可以获得其所有子进程的进程id**。对子进程来说，之所以fork返回0给它，是因为它随时可以调用**getpid()来获取自己的pid；也可以调用getppid()来获取父进程的id**。(进程id 0总是由交换进程使用，所以，**一个子进程的进程id不可能为0** )。

fork之后，**操作系统会复制一个与父进程完全相同的子进程，虽说是父子关系，但是在操作系统看来，他们更像兄弟关系，这2个进程共享代码空间，但是数据空间是互相独立的，子进程数据空间中的内容是父进程的完整拷贝，指令指针也完全相同，子进程拥有父进程当前运行到的位置**（两进程的程序计数器pc值相同，也就是说，子进程是从fork返回处开始执行的），但有一点不同，如果fork成功，子进程中fork的返回值是0，父进程中fork的返回值是子进程的进程号，**如果fork不成功，父进程会返回错误。**  
可以这样想象，2个进程一直同时运行，而且步调一致，在fork之后，他们分别作不同的工作，也就是分岔了。这也是fork为什么叫fork的原因

至于哪一个最先运行，可能与操作系统（调度算法）有关，而且这个问题在实际应用中并不重要，如果需要父子进程协同，可以通过原语的办法解决。

头文件：

\#include<unistd.h>  
\#include<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。  
注意，子进程是父进程的副本，拷贝父进程的数据空间，堆栈等资源。父子进程不共享上述资源。  
每执行一次fork()函数，会返回两次，一次是在父进程，一次是在子进程，两次的返回值不一样。

【函数用例】

#include<unistd.h>  
    #include<sys/types.h>  
    #include<stdio.h>  
    #include<stdlib.h>  
    int main(int argc, char ** argv )  
    {  
      pid_t result = fork();  
      if(result < 0)  
      {  
            printf("Error");  
      }  
      else if(result == 0)  
      {  
            printf("From the son");  
      }  
      else  
      {  
            printf("From the father");  
      }  
    }

输出  
From the son  
From the father

可以看到，父子进程都同时执行了这段代码。可以这么理解，子进程拷贝父进程的所有代码，和堆栈，然后从fork()的下一行，子进程执行。