Linux环境fork()函数详解

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Linux环境fork()函数详解

引言

先来看一段代码吧，

1 #include <sys/types.h>
2 #include <unistd.h>
3 #include <stdio.h>
4 #include <stdlib.h>
5
6 int main(int argc, char **argv)
7 {
8 pid_t pid = fork();
9 if(pid < 0){
10 fprintf(stderr,"error!");
11 }else if(0 == pid){
12 fprintf(stderr,"This is the child process.\r\n");
13 }else{
14 fprintf(stderr,"This is the parent process.\r\n");
15 }
16 return 0;
17 }

执行后输出：

This is the parent process.

This is the child process.

是不是感觉比较奇怪，按照if结构的规则，应该只执行一个才对，也正因为此，fork()函数曾经迷惑了不少Linux/Unix平台的开发者。那么为什么呢？

一、函数原型

pid_t fork( void);

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

二、函数说明

一个现有进程可以调用fork函数创建一个新进程。由fork创建的新进程被称为子进程（child process）。fork函数被调用一次但返回两次。两次返回的唯一区别是子进程中返回0值而父进程中返回子进程ID。子进程是父进程的副本，它将获得父进程数据空间、堆、栈等资源的副本。注意，子进程持有的是上述存储空间的“副本”，这意味着父间子进程间不共享这些存储空。

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 (Like)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。

关键词：子进程中返回0父进程中返回子进程ID（>0）；调用一次返回两次；复制父进程地址空间内容（非地址）给子进程；子进程拥有独立的地址空间；无法确定执行顺序；

三、为何fork函数会返回两次

先来看一个图：

由于在复制时复制了父进程的堆栈段，所以两个进程都停留在fork函数中，等待返回。因此fork函数会返回两次，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。调用fork之后，数据、堆栈有两份，代码仍然为一份但是这个代码段成为两个进程的共享代码段都从fork函数中返回，如上图箭头表示各自的执行处。当父子进程有一个想要修改数据或者堆栈时，两个进程真正分裂。