进程的创建

fork() 函数用于在已有的进程中再创建一个新的进程。这个被创建的新的进程被视为子进程，而调用进程成为其父进程。

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);点击复制复制失败已复制

Linux 官方手册解释了 fork() 函数创建新进程的方式，子进程被创建是通过对父进程进行复制得来的，即子进程是父进程的复制品。进程都会有属于自己的虚拟地址空间，用以保存进程的各种信息，详见进程的内存布局笔记。因此，子进程对父进程的复制，实质上来讲，是复制父进程的整个地址空间。其中包括了进程的上下文、代码段、进程堆栈、内存信息、文件描述符、信号处理函数等；而子进程所独有的只有它的进程号、资源使用、计时器等。

注意

子进程虽然复制了父进程所使用的地址空间，但子进程创建成功之后，子进程访问的虚拟地址空间一定是属于自己的，而非与父进程共享空间。其本质是父子进程映射到不同物理地址空间。

因为子进程是对父进程的精准复制，所以父子进程的程序代码段是一样的。因此，需要某一种方式来区分父子进程。否则，父子进程执行的代码是一致的，创建子进程没有任何意义。

那么区分父子进程，保证父子进程执行的代码段不相同，是通过 fork() 函数返回值来判定的。 Linux 官方手册对函数的返回值解释为：子进程通过对父进程的精准复制产生， fork() 函数如果执行失败，父进程得到返回值为 -1 ；如果执行成功，在子进程中得到一个值为 0 ，在父进程中得到一个值为子进程的 ID （一定大于 0 的整数）。一定注意的是， fork() 函数不是在父进程中得到两个返回值，而是父子进程分别得到 fork() 函数返回的一个值。

关于父子进程的区分，可以通过一个简单的示例进行解释，如下所示：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, const char *argv[]) {
  pid_t pid;
  pid = fork();
  if (pid < 0) {
    perror("fork error");
    return -1;
  } else if (pid == 0) {
    /* child子进程执行代码区 */
    printf("The child process\n");
  } else {
    /* parent父进程执行代码区 */
    printf("The parent process\n");
  }
  return 0;
}点击复制复制失败已复制

上述代码是典型的创建子进程的框架代码，编译运行，结果如下：

$ gcc main.c && ./a.out 
The parent process
The child process点击复制复制失败已复制

根据运行结果可以看出，两个输出打印函数 printf() 均有打印。注意一个函数不可能在一个进程中返回两个值，因此两句输入打印不是出自于一个进程。根据之前的描述，创建子进程成功，则子进程获得一个返回值为 0 ，父进程获得返回值为子进程的 ID （大于 0 ）。因此上述代码应该被这样解读：

1. 程序在执行fork()函数时，开始创建子进程，子进程开始对父进程进行复制。
2. 在变量pid接收fork()函数的返回值之前，子进程创建结束。
3. 由于子进程几乎复制了父进程的所有地址空间（包括栈区），因此父子进程都有局部变量pid，子进程的pid接收的返回值为0，而在父进程的pid接收的返回值是子进程的ID。
4. 由于父子进程的变量pid接收的值不同，因此，根据代码的分支判断，可以看出父子进程虽然代码相同，但是执行的内容却不同。
5. 父进程执行的代码是判断pid大于0的部分，以及fork()函数。fork()函数之前所有的执行代码，称为父进程的执行代码区。子进程执行的代码是判断pid等于0的部分，称为子进程的执行代码区。注意：子进程不执行fork()函数以及fork()函数以上所有的执行代码，否则子进程会被无限创建。

为了更加明显可以理解代码的框架，可以输出进程的 ID 来查看。获得进程的 ID 使用 getpid() 函数和 getppid() 函数。

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);点击复制复制失败已复制

getpid() 函数用于获得调用（自身）进程的 ID 。

getppid() 函数用于获得调用进程的父进程的 ID 。

对上例进行修改，如下所示：父子进程最后都执行 while 死循环不退出，父进程打印自己的 ID ，子进程打印自己的 ID 及父进程的 ID 。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, const char *argv[]) {
  pid_t pid;
  pid = fork();
  if (pid < 0) {
    perror("fork error");
    return -1;
  } else if (pid == 0) {
    /* child子进程执行代码区 */
    printf("The child process, id = %d parent id = %d\n", getpid(), getppid());
    while(1);
  } else {
    /* parent父进程执行代码区 */
    printf("The parent process, id = %d\n", getpid());
    while(1);
  }
  return 0;
}点击复制复制失败已复制

编译运行，结果如下：

$ gcc main.c && ./a.out 
The parent process, id = 12207
The child process, id = 12208 parent id = 12207点击复制复制失败已复制

由此可以看出，在子进程的执行代码区中打印出的父进程 ID 为 12207 ，与父进程的执行代码区打印自身的 ID 是一样的，同为 12207 。

通过终端输入 $ ps axj 也可查看当前系统中的进程信息：

$ ps axj
   PPID     PID    PGID     SID TTY        TPGID STAT   UID   TIME COMMAND
  11284   12207   12207   11284 pts/0      12207 R+    1000   0:11 ./a.out
  12207   12208   12207   11284 pts/0      12207 R+    1000   0:11 ./a.out点击复制复制失败已复制

提示

• PPID (process parent ID)：父进程ID
• PID (process ID)：进程ID
• PGID (process group ID)：进程组ID
• SID (session ID)：会话组ID