在Unix/Linux中用fork函数创建一个新的进程。进程是由当前已有进程调用fork函数创建，分叉的进程叫子进程，创建者叫父进程。该函数的特点是调用一次，返回两次，一次是在父进程，一次是在子进程。两次返回的区别是子进程的返回值为0，父进程的返回值是新子进程的ID。子进程与父进程继续并发运行。如果父进程继续创建更多的子进程，子进程之间是兄弟关系，同样子进程也可以创建自己的子进程，这样可以建立起定义关系的进程之间的一种层次关系。
程序包含位于内存的多个组成部分，执行程序的过程将根据需要来访问这些内容，包括文本段（text segment）、数据段（data segments）、栈（stack）和堆（heap）。文本段中存放CPU所执行的命令，数据段存放进程操作的所有数据变量，栈存放自动变量和函数数据，堆存放动态内存分配情况数据。当进程被创建时，子进程收到父进程的数据副本，包括数据空间、堆、栈和进程描述符。
程序1：创建一个子进程，子进程对继承的数据进行修改，然后分别输出父子进程的信息。程序如下：
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <string.h> 4 #include <unistd.h> 5 #include <errno.h> 6 #include <sys/types.h> 7 8 int add(int a,int b); 9 //全局变量 10 int global = 99; 11 char buf[] = "Input a string: "; 12 13 int main() 14 { 15 pid_t pid; 16 int val,ret; 17 char *str; 18 val =49; 19 str = (char*)malloc(100*sizeof(char)); 20 memset(str,0,100*sizeof(char)); 21 if((pid = fork()) == -1) 22 { 23 perror("fork() error"); 24 exit(-1); 25 } 26 if(pid == 0) //子进程 27 { 28 printf("Child process start exec.\n"); 29 global++; 30 val++; 31 } 32 if(pid >0) //父进程 33 { 34 sleep(10); //等待子进程执行 35 printf("Parent process start exec.\n"); 36 } 37 printf("pid=%d,ppid=%d,global=%d,val=%d\n",getpid(),getppid(),global,val); 38 write(STDOUT_FILENO,buf,strlen(buf)); 39 read(STDIN_FILENO,str,100); 40 write(STDOUT_FILENO,str,strlen(str)); 41 ret = add(global,val); 42 printf("global+val=%d\n",ret); 43 exit(0); 44 } 45 46 int add(int a,int b) 47 { 48 return (a+b); 49 }
fork函数执行后程序结构图如下：
子进程与父进程并行执行，因此在父进程中sleep(10),让子进程先执行，然后再执行父进程。
程序执行结果如下所示：
如何创建多个子进程呢？在开发并发服务器时，用到的进程池模型需要先创建指定书目的子进程。举个例子，假如我们现在需要创建2个子进程，很容易想到的是调用一个循环，执行fork函数2次即可。尝试一下是否可行呢？代码如下：
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <string.h> 4 #include <unistd.h> 5 #include <errno.h> 6 #include <sys/types.h> 7 8 int main() 9 { 10 int i; 11 pid_t pid; 12 printf("pid=%d , ppid=%d\n",getpid(),getppid()); 13 //通过一个循环创建对个子进程 14 for(i=0;i<2;++i) 15 { 16 pid = fork(); 17 if(pid == 0) 18 { 19 printf("create child process successfully.\n"); 20 printf("pid=%d , ppid=%d\n",getpid(),getppid()); 21 printf("i=%d\n",i); 22 } 23 else if(pid== -1) 24 { 25 perror("fork() error"); 26 exit(-1); 27 } 28 else 29 { 30 sleep(3); 31 printf("parent process.\n"); 32 printf("pid=%d , ppid=%d\n",getpid(),getppid()); 33 printf("i=%d\n",i); 34 } 35 } 36 37 exit(0); 38 }
程序执行结果如下：
从结果来看，子进程的数目不是2而是3，这是为什么呢？先简单的分析一下：从结果看出父进程ID为10669，子进程的ID分别为：10670、10671、10672。
父子进程之间的关系如下：
ID为10670的子进程也调用fork函数，创建了一个进程。因为fork函数创建的进程是父进程的一份拷贝，保存了当前的数据空间、堆、栈及共享代码区域。正确的方式应该是在子进程中跳出，停止继续fork。改进的代码如下：
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <string.h> 4 #include <unistd.h> 5 #include <errno.h> 6 #include <sys/types.h> 7 8 int main() 9 { 10 int i; 11 pid_t pid; 12 printf("pid=%d , ppid=%d\n",getpid(),getppid()); 13 for(i=0;i<2;++i) 14 { 15 pid = fork(); 16 if(pid == 0) 17 { 18 printf("create child process successfully.\n"); 19 printf("pid=%d , ppid=%d\n",getpid(),getppid()); 20 printf("i=%d\n",i); 21 //子进程跳出循环，防止子进程继续创建子进程 22 break; 23 } 24 else if(pid== -1) 25 { 26 perror("fork() error"); 27 exit(-1); 28 } 29 else 30 { 31 sleep(3); 32 printf("parent process.\n"); 33 printf("pid=%d , ppid=%d\n",getpid(),getppid()); 34 printf("i=%d\n",i); 35 //父进程继续创建子进程 36 continue; 37 } 38 } 39 40 exit(0); 41 }
程序执行结果如下：
从结果可以看出这父进程（ID为10789）创建了两个子进程（ID分别为：10790、10791）。
现有有这样一个面试题，程序如下：
1 #include <stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 #include <stdlib.h> 4 #include <sys/types.h> 5 6 int main() 7 { 8 pid_t pid1; 9 pid_t pid2; 10 11 pid1 = fork(); 12 pid2 = fork(); 13 14 printf("pid1=%d,pid2=%d\n",pid1,pid2); 15 exit(0); 16 }
要求如下：
已知从这个程序执行到这个程序的所有进程结束这个时间段内，没有其它新进程执行。
1、请说出执行这个程序后，将一共运行几个进程。
2、如果其中一个进程的输出结果是“pid1:1001, pid2:1002”，写出其他进程的输出结果（不考虑进程执行顺序）。
这个题目考查fork函数的理解。fork的作用是复制一个与当前进程一样的进程。新进程的所有数据（变量、环境变量、程序计数器等）数值都和原进程一致，但是是一个全新的进程，并作为原进程的子进程，父子进程并行的执行剩下的部分。
程序的执行过程如下：
（1）程序开始执行时候系统分配一个进程进行执行，称该进程为主进程P，进程ID题目未给，
（2）主进程执行到第一个fork函数的时候，创建一个新的子进程P1，有题目可知进程ID为1001，fork函数有两个返回值，返回pid=0代表子进程P1，pid1>0代表父进程P。
（3）现在有两个进程P和P1，分别执行剩下部分，
（4）P进程（父进程，所以pid1=1001）调用fork创建子进程P2，返回两个值中pid2=1002表示P2的进程ID返回给父进程P，pid2=0子进程P2本身，所以输出pid1=1001， pid2=1002和pid1=1001，pid2=0。
（5）P1进程（子进程，所以pid1=0）调用fork创建子进程P3，进程ID类推为1003，返回两个值中pid2=1003表示P3的进程ID返回给父进程P1，pid2=0标识进程P3本身。所以输出pid1=0，pid2=1003和pid1=0，pid2=0。
（6）执行整个结束。
根据以上分析可知答案：
1、一共执行了四个进程。（P0, P1, P2, P3）
2、另外几个进程的输出分别为：
pid1:1001, pid2:0
pid1:0, pid2:1003
pid1:0, pid2:0
上机测试如下：
测试结果如下：
测试结果虽然不是1001，但是可以看出理论分析过程是正确的。
