零、前言

前篇我们讲解学习了关于进程的概念知识，本章主要讲解关于进程的控制，深入学习进程

一、进程创建

1、fork函数

• 概念：

在linux中fork函数从已存在进程中创建一个新进程（子进程），而原进程为父进程

• fork函数原型：

pid_t fork(void);

注意：

使用fork()函数需要包含头文件<unistd.h>；pid_t类型需要包含头文件<sys/types.h>

fork成功后对子进程返回0，对父进程返回子进程id，fork出错返回-1

内核视角看待fork：

进程调用fork，内核分配新的内存块和内核数据结构给子进程

将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程（例如PCB进程控制块，进程地址空间，页表等）

添加子进程到系统进程列表当中，当fork返回后开始调度器调度进程

示图：

fork后执行问题：

当一个进程调用fork之后，父子进程共享同一份代码，也就是说整个代码父子进程都可以看到，但是此时父子进程的执行位置都是相同的，也就是说fork返回后子进程也是往fork之后的代码执行（并非再从头执行）

示例：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
int main()
{
    printf("Before fork: pid is %d\n", getpid());
    pid_t pid=fork();
    if (pid== -1 )//fork错误
    {
    perror("fork fail");
        exit(1);
    }
    printf("After fork:pid is %d, fork return %d\n", getpid(), pid);
    sleep(1);
    return 0;
}

结果：

示图：

2、fork返回值

返回值：

fork成功对子进程返回0，对父进程返回子进程的pid

写时拷贝

概念：

fork成功之后父子代码共享，当父子不写入数据时，数据也是共享的，当任意一方试图写入，便以写时拷贝的方式各自一份副本

为什么数据要进行写时拷贝:

进程具有独立性，多进程运行，需要独享各种资源，多进程运行期间互不干扰，不能让子进程的修改影响到父进程

为什么不在创建子进程的时候就进行数据的拷贝：

子进程不一定会使用父进程的所有数据，并且在子进程不对数据进行写入的情况下，没有必要对数据进行拷贝，我们应该按需分配，在需要修改数据的时候再分配（延时分配），这样可以高效的使用内存空间，提高fork效率，以及fork的成功率

代码会不会进行写时拷贝：

90%的情况下是不会的，但这并不代表代码不能进行写时拷贝，例如在进行进程替换的时候，则需要进行代码的写时拷贝

示图：

fork函数为什么要给子进程返回0，给父进程返回子进程的PID：

一个父进程可以创建多个子进程，而一个子进程只能有一个父进程。因此，对于子进程来说，父进程是不需要被标识的；而对于父进程来说，子进程是需要被标识的，因为父进程创建子进程的目的是让其执行任务的，父进程只有知道了子进程的PID才能很好的对该子进程进行深入操作

为什么fork存在“两个”返回值：

父进程创建子进程时，子进程以父进程为模板构建进程，代码数据父子共享，返回时也是父子进程进行修改数据时，由页表发现该数据是父子进程共享的，所以系统会找到另一个物理空间进行拷贝数据，拷贝数据后再修改数据，达到数据各有一份互不干扰的目的，保证进程的独立性

3、fork用法

我们创建子进程并不是为了父进程执行一样的代码，而是为了使父子进程同时执行不同的代码段

例如：父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
int main()
{
    pid_t id=fork();//创建子进程
    if(id==0)
    {
        //child
        int cnt=0;
        while(1)
        {
            printf("I am child: pid:%d ppid:%d\n",getpid(),getppid());
            sleep(1);
            if(cnt==8)
                break;
            cnt++;
        }   
        exit(1);//终止进程
    }
    else if(id>0)
    {
        //father
       int cnt=0;
        while(1)
        {
            printf("I am father: pid:%d ppid:%d\n",getpid(),getppid());
            sleep(1);
            if(cnt==8)
                break;
            cnt++;
        }   
    }
    return 0;
}

• 用法2：fork返回后调用exec函数替换进程

注：在下文有着重讲解

4、fork失败

fork本质就是向系统要资源，当某个资源不够时则会发生fork失败

• 失败原因：

1.系统中有太多的进程

2.实际用户的进程数超过了限制

用法1：fork返回后分流执行不同代码

示例：