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傳回

1.2 fork()&vfork()函數1.fork()簡介2.fork()使用3.vfork()

  你将了解到以下内容：

  fork()函數功能

  vfork()函數功能

  fork()&vfork()差別比較

/-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------/

1.fork()簡介 

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);   //傳回值：子程序中傳回0，父程序傳回子程序ID，出錯傳回-1

  fork英文譯“叉"、”分支“,專業領域又名"複刻"，從其翻譯不難猜出它的大概作用。fork（）函數通過系統調用建立一個與原來程序幾乎完全相同的程序，也就是兩個程序可以做完全相同的事，但如果初始參數或者傳入的變量不同，兩個程序也可以做不同的事。

  建立新的子程序後，兩個程序将執行fork（）系統調用之後的下一條指令。子程序使用相同的pc（程式計數器），相同的CPU寄存器，在父程序中使用的相同打開檔案。

  fork函數被調用一次但傳回兩次。兩次傳回的唯一差別是子程序中傳回0值而父程序中傳回子程序ID（注意上面說的執行完fork後，父、子程序都跑起來）。我們用一下例子簡單驗證其傳回值。

2.fork()使用 

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
/*
 * pid_t fork();
 * return :in parent process :child process ID 
 *         in child process  :0
 *         if error          :return < 0 
 */
int main(void)
{
	pid_t fpid;   //變量類型根據fork傳回值類型
	int count = 0;

	if ((fpid = fork()) < 0)
		printf("sorry error fork\n");
	else if (fpid == 0)
	{
		printf("I am the child process,my process id is %d\n", getpid());
		printf("我是子程序\n");
		count++;
	}
	else
	{
		printf("I am the parent process, my process id is %d\n", getpid());
		printf("我是父程序\n");
		count++;
	}
	printf("統計結果：count:%d\n",count);
	return 0;
}

運作結果是：

I am the parent process, my process id is 24440

我是父程序

統計結果：count:1

I am the child process,my process id is 24441

我是子程序

統計結果：count:1

  可以了解到兩個程序都會跑下去(從第一個if語句開始)，而且父、子程序跑到代碼段是一樣的，隻不過因為（fork()兩次傳回很有意思哈）傳回值不同，是以其列印處理不一樣罷了。代碼中特意加入了count變量來計數，為的是驗證子程序對變量的修改是否影響父程序的變量。顯而易見沒有改變——count 都是1。

  關于fork()兩次傳回值不同的問題，在檢視網上的資料時看到一個另一番風味的解釋。

引用一位網友的話來解釋fpid的值為什麼在父子程序中不同。“其實就相當于連結清單，程序形成了連結清單，父程序的fpid(p 意味point)指向子程序的程序id, 因為子程序沒有子程序，是以其fpid為0

摘自《https://www.cnblogs.com/dongguolei/p/8086346.html》

   fork出錯可能有兩種原因：

  1）目前的程序數已經達到了系統規定的上限，這時errno的值被設定為EAGAIN。

  2）系統記憶體不足，這時errno的值被設定為ENOMEM。

  建立新程序成功後，系統中出現兩個基本完全相同的程序，這兩個程序執行沒有固定的先後順序，哪個程序先執行要看系統的程序排程政策。這也就導緻的放你使用不同的系統一樣的運作這個程式，會出現父子程序的列印先後不一樣的情況發生。

  我們不妨使用下面的程式來加深對fork和pid的印象。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
/* 加深對程序建立的印象 */
int main()
{
	int i = 0;
	printf("first process id = %d \n", getpid()); //（1）
	printf("num ppid  pid   child\n");   //(2)
	for (i = 0; i < 2; i++)
	{
		pid_t fpid = fork(); //（3）
		if (fpid == 0)
			printf("%d   %d %d %d   child\n", i, getppid(), getpid(), fpid);
		else if (fpid > 0)
			printf("%d   %d %d %d   parent\n", i, getppid(), getpid(), fpid);
		else
			printf("                  error\n");
		sleep(2);
	}
	return 0;
}

以下為編譯後的列印内容：

first process id = 42624

num ppid pid child

0 21071 42624 42625 parent

0 42624 42625 0 child

1 21071 42624 42626 parent

1 42624 42625 42627 parent

1 42625 42627 0 child

1 42624 42626 0 child

  咋一看有點懵是嗎？沒關系我們把資料編輯下成下面的樣式。

num ppid pid child 123
21071 42624 42625 parent
42624 42625 child
1 21071 42624 42626 parent
1 42624 42625 42627 parent
1 42625 42627 child
1 42624 42626 child

  通過以上表格的标紅資料，可以串一個連結清單來表示其父子關系：21071->42624->42625->42627。我們來分析其實作過程：

  程式開始之初為21071程序，程式走至（3）處建立42624子程序，下一條語句開始就是兩個程序在跑了；根據fork的傳回值列印相關語句，代碼中sleep(2)是為了裝置上列印的可讀性設定的，讀者可根據自己運作結果删除， 而且我們不能保證父子程式誰先誰後跑完這裡！。休眠完之後，i++，此時i = 1，到目前為止，我們得到了兩條程序，并且已經進行了兩次列印了。如下程式：

21071父程序列印：

for (i = 0; i < 2; i++)
{
	pid_t fpid = fork(); //20171程序建立子程序42624，
	if (fpid == 0)
		printf("%d   %d %d %d       child\n", i, getppid(), getpid(), fpid);
	else if (fpid > 0)   //**父程序進行列印**
		printf("%d   %d %d %d   parent\n", i, getppid(), getpid(), fpid);
	else
		printf("                  error\n");
	sleep(2);
}

42624子程序列印：

for (i = 0; i < 2; i++)
{
	pid_t fpid = fork(); //20171程序建立子程序42624，
	if (fpid == 0)		 //**子程序進行列印**
		printf("%d   %d %d %d       child\n", i, getppid(), getpid(), fpid);
	else if (fpid > 0)   
		printf("%d   %d %d %d   parent\n", i, getppid(), getpid(), fpid);
	else
		printf("                  error\n");
	sleep(2);
}

  是以可以看到我們num=0的兩條列印。請留意現在我們已經有兩條程序了，父：21071，子：42624。

  接下來i = 1的情況下進行第二次循環了。其實這時候兩個程序都會建立新的程序，是以有原來的兩個程序分别fork，我們會得到新的兩個程序42626、42627，接下來下面的列印語句就會有四個程序執行列印，我們會得到新的四條列印。同樣用連結清單的方式來辨別程序的發展。

  21071->42624->42625->42627。

  21071->42624->42626。

  讀者可能看到這裡會有點蒙怎麼突然多了兩條列印啊？ԅ(¯㉨¯ԅ)，額，我們注意一個點，列印是在建立完子程序後。兩個子程序建立完成後就是四條程序往下跑了。

  總結一下，fork()函數有兩個基本知識點是我們需要注意：

  （1）fork()的功能是怎樣？系統調用建立一個子程序。什麼樣的子程序？“複制品”！

  （2）fork()的傳回值是哪幾個？

    1）在父程序中，fork傳回新建立子程序的程序ID；

    2）在子程序中，fork傳回0；

    3）如果出現錯誤，fork傳回一個負值；

3.vfork()

  一件事物的存在總會有其可取之處，而vfork()作為fork()的一個變種，就與後者有許多不同之處。

  （1）fork()：子程序拷貝父程序的資料段，代碼段。vfork()：子程序與父程序共享資料段。

  （2）fork()父子程序的執行次序不确定。vfork 保證子程序先運作，在調用exec 或exit 之前與父程序資料是共享的,在它調用exec或exit 之後父程序才可能被排程運作。

  （3）vfork()保證子程序先運作，在她調用exec 或exit 之後父程序才可能被排程運作。如果在調用這兩個函數之前子程序依賴于父程序的進一步動作，則會導緻死鎖。

  回看上文中的第一個例子，其列印是：

I am the parent process, my process id is 24440

我是父程序

統計結果：count:1

I am the child process,my process id is 24441

我是子程序

統計結果：count:1

  我們特意強調過“count = 1“的問題，因為父子程序變量是不互相影響的，它們的實行順序也是不定的。我們把程式中的fork換成vfork試試：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
/*
 * pid_t fork();
 * return :in parent process :child process ID 
 *         in child process  :0
 *         if error          :return < 0 
 */
int main(void)
{
	pid_t fpid;   //變量類型根據fork傳回值類型
	int count = 0;

	if ((fpid = vfork()) < 0)    //vfork
		printf("sorry error fork\n");
	else if (fpid == 0)
	{
		printf("I am the child process,my process id is %d\n", getpid());
		printf("我是子程序\n");
		count++;
	}
	else
	{
		printf("I am the parent process, my process id is %d\n", getpid());
		printf("我是父程序\n");
		count++;
	}
	printf("統計結果：count:%d\n",count);
	return 0;
}

I am the child process,my process id is 47043

我是子程序

統計結果：count:1

I am the parent process, my process id is 47042

我是父程序

統計結果：count:-1578414010

a.out: cxa_atexit.c: 100: __new_exitfn: Assertion `l != NULL’ failed.Aborted (core dumped)

  不負所望地出錯了，為什麼會出現這個情況？本來父子程序共享資料段，count應該為2，但是卻錯誤退出了。不妨仔細看看兩者差別的第三點，vfork()保證子程序先運作，在她調用exec 或exit 之後父程序才可能被排程運作。如果在調用這兩個函數之前子程序依賴于父程序的進一步動作，則會導緻死鎖。加入将子程序傳回if中修改如下：

else if (fpid == 0)
	{
		printf("I am the child process,my process id is %d\n", getpid());
		printf("我是子程序\n");
		count++;
		_exit(0);
	}

修正代碼的列印為：

I am the child process,my process id is 47080

我是子程序

I am the parent process, my process id is 47079

我是父程序

統計結果：count:2

  不光count = 2驗證了vfork建立的子程序與父程序共享資料，也驗證了子程序先運作後，再進行父程序的執行。

  為什麼會有vfork，因為以前的fork 很傻， 它建立一個子程序時，将會建立一個新的位址空間，并且拷貝父程序的資源，而往往在子程序中會執行exec 調用，這樣，前面的拷貝工作就是白費力氣了，這種情況下，聰明的人就想出了vfork，它産生的子程序剛開始暫時與父程序共享位址空間（其實就是線程的概念了），因為這時候子程序在父程序的位址空間中運作，是以子程序不能進行寫操作，并且在兒子 霸占”着老子的房子時候，要委屈老子一下了，讓他在外面歇着（阻塞），一旦兒子執行了exec 或者exit 後，相 于兒子買了自己的房子了，這時候就相 于分家了。

https://blog.csdn.net/jianchi88/article/details/6985326

UNIX 進階環境程式設計 fork vfork 父子程序
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