芯耀
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fork()会创建一个新的子进程，该子进程是调用进程（父进程）的一个副本。新的进程与原进程共享相同的代码，但它们拥有独立的地址空间和资源。
1.头文件
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
2.函数原型
pid_t fork(void);
3.参数
无。
4.返回值
成功创建子进程：在父进程中：返回子进程的 PID（进程 ID）；在子进程中：返回 0。
创建进程失败：返回值小于 0，表示错误，通常由于系统资源不足或达到进程限制。
5.示例：使用fork()函数创建子进程
| #include <stdio.h>
#include <stdlib.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> // 包含 fork() 和 getpid() 函数 #include <sys/wait.h> // 包含 wait() 函数 int main() { // 创建子进程 pid_t pid = fork(); if (pid < 0) { // 创建进程失败 perror("fork failed"); exit(EXIT_FAILURE); } else if (pid == 0) { // 子进程代码 printf("I am the child process. My PID is %d.\n", getpid()); exit(EXIT_SUCCESS); // 子进程正常退出 } else { // 父进程代码 printf("I am the parent process. My PID is %d, and my child's PID is %d.\n", getpid(), pid); // 等待子进程结束 wait(NULL); printf("Child process has terminated.\n"); } return 0; } |
6.运行结果
| I am the parent process. My PID is 200737, and my child's PID is 200738.
I am the child process. My PID is 200738. Child process has terminated. |
7.代码解析
pid_t pid = fork(); 创建一个新的子进程，这个子进程是父进程的副本，通过判断fock的返回值在父子进程中分别执行不同的代码。使用 wait() 函数可以确保父进程在子进程结束后继续执行，以避免资源泄漏，wait() 函数具体情况后面再做讲解。
8.fork的父子进程之间的资源继承情况
⚫共享代码段：代码段（文本段）是只读的，因此父进程和子进程可以共享同一个代码段。在内存中，代码段只存在一份，这样可以减少内存的浪费。父进程和子进程虽然执行相同的代码，但它们运行在不同的进程空间中，并拥有各自的上下文和数据。
⚫复制数据段、堆、栈：在 fork() 调用后，数据段、堆和栈部分的内容是完全复制的。尽管初始时子进程是父进程的副本，但它们的存储空间是独立的。这意味着子进程可以独立地修改它的数据段（全局和静态变量）、堆（动态分配内存）和栈（局部变量和函数调用堆栈）而不会影响父进程的相应部分，反之亦然。
⚫文件描述符的继承：子进程会继承父进程的文件描述符表，这意味着在子进程中打开的文件、管道、网络连接等都会继承下来。然而，父进程和子进程在文件描述符上操作时，它们的文件偏移量是共享的（除非在 fork() 之后关闭或重新打开），但对于每个进程的文件描述符表来说，文件描述符的使用是独立的。
⚫内存共享与分离，写时拷贝（Copy-on-Write, CoW）：为了提高效率，现代操作系统实现了写时拷贝技术。当 fork() 被调用时，子进程并不会立即复制整个父进程的数据段、堆和栈，而是与父进程共享相同的内存页。只有当父进程或子进程尝试修改这些内存页时，操作系统才会进行实际的内存拷贝，创建独立的副本。这样可以显著节省资源，特别是在子进程没有对内存进行修改的情况下。
⚫fork()之后的执行：父进程和子进程会并发地执行 fork() 调用之后的代码，两者的执行顺序无法预测。可以通过 fork() 的返回值来区分父进程和子进程，在父进程中，fork() 的返回值是子进程的进程 ID（PID）；在子进程中，fork() 返回 0；如果 fork() 调用失败，返回值是小于 0 的错误码。
⚫fork()函数具有并发执行：父进程和子进程几乎同时执行，输出的顺序无法保证。独立进程空间：父子进程共享代码段，但有各自独立的数据段、堆和栈，它们可以修改自己的数据，而不会影响彼此。写时拷贝：子进程只有在修改数据时，才会真正进行内存复制，从而减少不必要的资源消耗。通过这些特性，fork() 成为 Linux 系统中进程创建的核心函数。
