详解fork()函数

一、函数定义

#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

返回值：子进程返回0，父进程返回子进程ID，出错返回-1

调用fork函数创建新的进程(子进程，child process)。fork函数被调用一次，但是返回两次。其中，子进程的返回值是0，父进程的返回值是新建子进程的进程ID。

调用fork函数创建子进程后，子进程和父进程继续执行fork调用之后的指令。子进程是父进程的副本，子进程获得父进程数据空间、堆和栈的副本，但是父进程和子进程并不共享这些存储空间部分。父进程和子进程共享正文段。

二、基本用法

/*示例1*/
/*创建子进程，显示父进程和子进程的进程ID*/
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
	pid_t pid;
	pid = fork();

	if (pid == -1) {
		perror("fork error");
		exit(1);
	}
	else if (pid > 0) {
		printf("Parent Process, pid = %d, ppid = %d\n", getpid(), getppid());
	}
	else if (pid == 0) {
		printf("Child Process, pid = %d, ppid = %d\n", getpid(), getppid());
	}
	sleep(1);
	return 0;
}

/*示例2和示例3说明了调用fork函数创建
 * 子进程后，父进程和子进程将继续执行
 * fork调用之后的指令。注意 "hello" 的
 * 打印次数
 */

/*示例2*/
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
	fork();
	printf("hello\n");
	sleep(1);
	return 0;
}

/* 程序运行结果
~/Desktop$ ./a.out
hello
hello
*/



/*示例3*/
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
	printf("hello\n");
	fork();
	sleep(1);
	return 0;
}

/* 程序运行结果
~/Desktop$ ./a.out
hello
*/

/*示例4*/
/******************************************************
 * 标准I/O库是带缓冲的，标准输出缓冲区由换行符冲洗，
 * 因此，当使用printf函数时，由于没有换行符。当调用
 * fork函数时，"hello"仍在缓冲区中，然后在将父进程数据
 * 空间复制到子进程中时，该缓冲区数据也被复制到子进程中。
 * 此时，父进程和子进程各自有了带该行内容("hello")的缓冲区
 * 所以，"hello"被打印了两次
 *******************************************************/
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
	printf("hello ");
	pid_t pid = fork();
	if (pid > 0)
	  sleep(1);
	return 0;
}

/* 程序运行结果
~/Desktop$ ./a.out
hello hello
*/

三、循环调用fork()函数

如图所示，父进程中循环调用fork函数。当i=0时，调用fork函数创建出子进程1；然后i增加到1，此时父进程调用fork函数创建子进程2，同时子进程1也将调用fork函数创建出子孙进程1；然后i增加到2，此时父进程调用fork函数创建出子进程3，子进程2、子进程1也将调用fork函数分别创建出子孙进程2、子孙进程3，子孙进程1调用fork函数创建出重孙进程1。当i增加到3时跳出循环，程序结束。此时共有8个进程。

/*循环创建多个子进程*/
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
	pid_t pid;

	for (int i = 0; i < 3; i++) {
		pid = fork();

		if (pid == -1) {
			perror("fork error");
			exit(1);
		}
		else if (pid == 0) {
			printf("#%d---child process, my pid = %d, my parent pid = %d\n",i,  getpid(), getppid());
		} else if (pid > 0){
			sleep(1);
			printf("#%d---parent process, my pid = %d, my parent pid = %d\n",i,  getpid(), getppid());
		}
	}
	return 0;
}

/********************************************************
输出：
#0---child process, my pid = 44858, my parent pid = 44857
#1---child process, my pid = 44859, my parent pid = 44858
#2---child process, my pid = 44860, my parent pid = 44859
#0---parent process, my pid = 44857, my parent pid = 128894
#1---child process, my pid = 44861, my parent pid = 44857
#1---parent process, my pid = 44858, my parent pid = 44857
#2---child process, my pid = 44862, my parent pid = 44861
#2---child process, my pid = 44863, my parent pid = 44858
#2---parent process, my pid = 44859, my parent pid = 44858
#1---parent process, my pid = 44857, my parent pid = 128894
#2---parent process, my pid = 44861, my parent pid = 44857
#2---child process, my pid = 44864, my parent pid = 44857
#2---parent process, my pid = 44858, my parent pid = 44857
#2---parent process, my pid = 44857, my parent pid = 128894
************************************************************/

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