一、fork入門
一個進程，包括代碼、數據和分配給進程的資源。
fork() 函數通過系統調用創建一個與原來進程幾乎完全相同的進程，也就是兩個進程 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，兩個進程也可以做不同的事。
一個進程調用fork() 函數後，系統先給新的進程分配資源，例如存儲數據和代碼的空間。然後把原來的進程的所有值都
複製到新的新進程中，只有少數值與原來的進程的值不同。相當於克隆了一個自己。
我們來看一個例子：
fork_test.c
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main ()
{
pid_t fpid; //fpid表示fork函數返回的值
int count=0;
fpid=fork();
if (fpid < 0)
printf("error in fork!");
else if (fpid == 0) {
printf("i am the child process, my process id is %d/n",getpid());
printf("我是爹的兒子/n"); //對某些人來說中文看着更直白。
count++;
}
else {
printf("i am the parent process, my process id is %d/n",getpid());
printf("我是孩子他爹/n");
count++;
}
printf("統計結果是: %d/n",count);
return 0;
}
運行結果是
i am the child process, my process id is 5574
我是爹的兒子
統計結果是: 1
i am the parent process, my process id is 5573
我是孩子他爹
統計結果是: 1
在語句fpid=fork() 之前，只有一個進程在執行這段代碼，但在這條語句之後，就變成兩個進程在執行了，這兩個進程的幾乎完全相同。
將要執行的下一條語句都是if(fpid<0)… 。爲什麼兩個進程的fpid不同呢，這與fork函數的特性有關。
fork調用的一個奇妙之處就是它僅僅被調用一次，卻能夠返回兩次，它可能有三種不同的返回值：
1）在父進程中，fork返回新創建子進程的進程ID；
2）在子進程中，fork返回0；
3）如果出現錯誤，fork返回一個負值；
在fork函數執行完畢後，如果創建新進程成功，則出現兩個進程，一個是子進程，一個是父進程。
在子進程中，fork函數返回0
在父進程中，fork返回新創建子進程的進程ID。我們可以通過fork返回的值來判斷當前進程是子進程還是父進程。
fork出錯可能有兩種原因：
1）當前的進程數已經達到了系統規定的上限，這時errno的值被設置爲EAGAIN。
2）系統內存不足，這時errno的值被設置爲ENOMEM。
創建新進程成功後，系統中出現兩個基本完全相同的進程，這兩個進程執行沒有固定的先後順序，哪個進程先執行要看系統的進程調度策略。
每個進程都有一個獨特（互不相同）的進程標識符（process ID），可以通過getpid（）函數獲得，還有一個記錄父進程pid的變量，可以通過getppid（）函數獲得變量的值。
fork執行完畢後，出現兩個進程
執行完fork後，進程1的變量爲count=0，fpid！=0（父進程）。進程2的變量爲count=0，fpid=0（子進程），這兩個進程的變量都是獨立的，存在不同的地址中，不是共用的。可以說，我們就是通過fpid來識別和操作父子進程的。
另外fork只拷貝下一個要執行的代碼到新的進程。
二、fork進階知識
先看一份代碼：
// fork_test.c
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int i=0;
printf("i son/pa ppid pid fpid/n");
//ppid指當前進程的父進程pid
//pid指當前進程的pid,
//fpid指fork返回給當前進程的值
for(i=0;i<2;i++){
pid_t fpid=fork();
if(fpid==0)
printf("%d child %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);
else
printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);
}
return 0;
}
運行結果是：
i son/pa ppid pid fpid
0 parent 2043 3224 3225
0 child 3224 3225 0
1 parent 2043 3224 3226
1 parent 3224 3225 3227
1 child 1 3227 0
1 child 1 3226 0
這份代碼比較有意思，我們來認真分析一下：
第一步：在父進程中，指令執行到for循環中，i=0，接着執行fork，fork執行完後，系統中出現兩個進程，分別是p3224和p3225
（後面我都用pxxxx表示進程id爲xxxx的進程）。可以看到父進程p3224的父進程是p2043，子進程p3225的父進程正好是p3224。用一個鏈表來表示這個關係：
p2043->p3224->p3225
第一次fork後，p3224（父進程）的變量爲i=0，fpid=3225（fork函數在父進程中返向子進程id），代碼內容爲：
for(i=0;i<2;i++){
pid_t fpid=fork();//執行完畢，i=0，fpid=3225
if(fpid==0)
printf("%d child %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);
else
printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);
}
return 0;
p3225（子進程）的變量爲i=0，fpid=0（fork函數在子進程中返回0），代碼內容爲：
for(i=0;i<2;i++){
pid_t fpid=fork();//執行完畢，i=0，fpid=0
if(fpid==0)
printf("%d child %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);
else
printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid);
}
return 0;
所以打印出結果：
0 parent 2043 3224 3225
0 child 3224 3225 0
第二步：假設父進程p3224先執行，當進入下一個循環時，i=1，接着執行fork，系統中又新增一個進程p3226，對於此時的父進程，
p2043->p3224（當前進程）->p3226（被創建的子進程）。
對於子進程p3225，執行完第一次循環後，i=1，接着執行fork，系統中新增一個進程p3227，對於此進程，p3224->p3225（當前進程）->p3227（被創建的子進程）。
從輸出可以看到p3225原來是p3224的子進程，現在變成p3227的父進程。父子是相對的，這個大家應該容易理解。只要當前進程執行了fork，該進程就變成了父進程了，就打印出了parent。
所以打印出結果是：
1 parent 2043 3224 3226
1 parent 3224 3225 3227
第三步：第二步創建了兩個進程p3226，p3227，這兩個進程執行完printf函數後就結束了，因爲這兩個進程無法進入第三次循環，無法fork，該執行return 0;了，其他進程也是如此。
以下是p3226，p3227打印出的結果：
1 child 1 3227 0
1 child 1 3226 0
細心的讀者可能注意到p3226，p3227的父進程難道不該是p3224和p3225嗎，怎麼會是1呢？這裏得講到進程的創建和死亡的過程，在p3224和p3225執行完第二個循環後，main函數就該退出了，也即進程該死亡了，因爲它已經做完所有事情了。p3224和p3225死亡後，p3226，p3227就沒有父進程了，這在操作系統是不被允許的，所以p3226，p3227的父進程就被置爲p1了，p1是永遠不會死亡的。
總結一下，這個程序執行的流程如下：
這個程序最終產生了3個子進程，執行過6次printf（）函數。
我們再來看一份代碼：
//fork_test.c
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int i=0;
for(i=0;i<3;i++){
pid_t fpid=fork();
if(fpid==0)
printf("son/n");
else
printf("father/n");
}
return 0;
}
它的執行結果是：
father
son
father
father
father
father
son
son
father
son
son
son
father
son
這裏就不做詳細解釋了，只做一個大概的分析。
for i=0 1 2
father father father
son
son father
son
son father father
son
son father
son
其中每一行分別代表一個進程的運行打印結果。
總結一下規律，對於這種N次循環的情況，執行printf函數的次數爲2*（1+2+4+……+2N-1）次，創建的子進程數爲1+2+4+……+2N-1個。
數學推理見http://202.117.3.13/wordpress/?p=81（該博文的最後）。
同時，大家如果想測一下一個程序中到底創建了幾個子進程，最好的方法就是調用printf函數打印該進程的pid，也即調用printf("%d/n",getpid());或者通過printf("+/n");
來判斷產生了幾個進程。有人想通過調用printf("+");來統計創建了幾個進程，這是不妥當的。具體原因我來分析。
大家看一下下面的代碼：
// fork_test.c
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
pid_t fpid;//fpid表示fork函數返回的值
//printf("fork!");
printf("fork!/n");
fpid = fork();
if (fpid < 0)
printf("error in fork!");
else if (fpid == 0)
printf("I am the child process, my process id is %d/n", getpid());
else
printf("I am the parent process, my process id is %d/n", getpid());
return 0;
}
執行結果如下：
fork!
I am the parent process, my process id is 3361
I am the child process, my process id is 3362
如果把語句printf("fork!/n");註釋掉，執行printf("fork!");
則新的程序的執行結果是：
fork!I am the parent process, my process id is 3298
fork!I am the child process, my process id is 3299
程序的唯一的區別就在於一個/n回車符號，爲什麼結果會相差這麼大呢？
這就跟printf的緩衝機制有關了，printf某些內容時，操作系統僅僅是把該內容放到了stdout的緩衝隊列裏了,並沒有實際的寫到屏幕上。*但是,只要看到有/n 則會立即刷新stdout,*因此就馬上能夠打印了。
運行了printf(“fork!”)後,“fork!”僅僅被放到了緩衝裏,程序運行到fork時緩衝裏面的“fork!” 被子進程複製過去了。因此在子進程度stdout緩衝裏面就也有了fork! 。所以,你最終看到的會是fork! 被printf了2次！！！！
而運行printf(“fork! /n”)後,“fork!”被立即打印到了屏幕上,之後fork到的子進程裏的stdout緩衝裏不會有fork! 內容。因此你看到的結果會是fork! 被printf了1次！！！！
所以說printf("+");不能正確地反應進程的數量。
來一份代碼來進一步分析fork函數。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
fork();
fork() && fork() || fork();
fork();
return 0;
}
問題是不算main這個進程自身，程序到底創建了多少個進程。爲了解答這個問題，我們可以先用程序驗證一下，到底有多少個進程。
#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
fork();
fork() && fork() || fork();
fork();
printf("+/n");
}
答案是總共20個進程，除去main進程，還有19個進程。
我們再來仔細分析一下，爲什麼是還有19個進程。
第一個fork和最後一個fork肯定是會執行的。
主要在中間3個fork上，可以畫一個圖進行描述。
這裏就需要注意&&和||運算符。
A&&B，如果A=0，就沒有必要繼續執行&&B了；A非0，就需要繼續執行&&B。
A||B，如果A非0，就沒有必要繼續執行||B了，A=0，就需要繼續執行||B。
fork()對於父進程和子進程的返回值是不同的，按照上面的A&&B和A||B的分支進行畫圖，可以得出5個分支。
加上前面的fork和最後的fork，總共4*5=20個進程，除去main主進程，就是19個進程了。
三、fork高階知識