先給大家簡單介紹下 fork 函數

1、函數原型：

  #include <unistd.h>

       pid_t fork(void);

      創建一個子進程

3、返回值：

      若函數執行失敗，返回 - 1；若執行成功：

      (1)、父進程返回子進程的ID(非負)

      (2)、子進程返回 0

      注：  (1)、pid_t 類型表示進程 id ，但為了表示 -1 ，它是有符號整型（0  不是有效進程，init 最小，為 -1）

               (2)、並不是 fork 函數有兩個返回值，而是 fork 后，fork 函數變成兩個， 父子進程各自有一個返回值。

 4、父子進程的深度理解：

     (1)、子進程是父進程的副本，它將獲得父進程的數據空間、棧、堆等資源的副本。父子進程共享代碼段，但是分別擁有自己的數據段和堆棧段。

               由於在創建進程時，會消耗大量的系統資源，所以為了可以避免拷貝大量根本就不會被使用的數據（地址空間里常常包含數十兆的數據）。由於 Unix/Linxu 強調進程快速執行的能力，這里就使用了寫 實拷貝技術 ,優化系統資源的使用。

              此處先簡要介紹下COW(Copy-on-write)機制，大致原理如下：

     (2)、一般來說 fork 后的父進程先執行還是子進程先執行是不確定的。（進程運行的次序是不確定的，取決於內核對的調度算法）。可以使用getpid()和getppid()兩個函數分別獲取當前進程的進程 id 和父進程的 id。

     (3)、在Linux中存在緩沖問題。當寫 printf 函，但是沒有換行的話，它是不會輸出的，而是現將要輸出的內容放入緩沖區中，當碰到換行時，將緩沖去的內容再一起輸出。所以 fork 后子進程會復制父進程的緩沖區。因此，也將待輸出內容復制到自己與父進程獨立的緩沖區中。因此，當子進程執行遇到換行，就將緩沖區的內容全都輸出來。

5、示例代碼1：

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

int main(void)
{
	pid_t pid;
	pid = fork();

	if( pid == -1 )
	{
		perror("fork");	
		exit(1);
	}
	else if( pid == 0)
	{
	  printf(" I am child,pid = %d, ppid = %d\n",getpid(),getppid());
	}
	else if( pid > 0 )
	{
	  printf(" I am parent,pid = %d, ppid = %d\n",getpid(),getppid());
	}
	return 0;
}

   這里為什么會出現運行上面代碼，輸出會先輸出  父進程，然后輸出子進程，然后光標就在下面一行閃呢？而不是光標跟在   arrayli@ubuntu:~/sysCode/day01/fork/review$
后面呢？

   主要是因為當前終端是一個進程，而程序 test_fork1 是一個當前終端下的子進程；然而該子進程有一個子進程，這三個進程之間相互爭奪 CPU 的使用權，所以會出現這種情況。父進程獲取到 CPU 的使用權后，當前終端獲取到了 CPU 的使用權，但是 終端沒有運行完畢，時間片用完了。此時 子進程獲取到了 CPU 的使用權，打印出了子進程的信息。然后當前終端獲取到了 CPU 的使用權，終端繼續向下運行，所以光標會出現這種情況。只是，輸出格式有問題，其余還是和平常一樣。大家可以看着下圖再加以理解下哦哦。

                                                                                        shell 終端進程

6、示例代碼2：

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

int main(void)
{
	pid_t pid;
	pid = fork();

	if( pid == -1 )
	{
		perror("fork");	
		exit(1);
	}
	else if( pid == 0)
	{
	  printf(" I am child,pid = %d, ppid = %d\n",getpid(),getppid());
	}
	else if( pid > 0 )
	{
            sleep(1);      // 和程序1 不同的是這里添加上了 系統休眠
	  printf(" I am parent,pid = %d, ppid = %d\n",getpid(),getppid());
	}
	return 0;
}

          本程序為什么輸出格式正常呢？  

 因為在這里 當父進程獲取到 CPU 的使用權后，我給它休眠了 1s 。此時 子進程就會獲取 CPU 的使用權，執行程序。然后回到終端。

7、示例代碼3：

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

int main(void)
{
   pid_t pid;
   int i;

   for( i = 0; i < 2; i++ )
   {
	   printf("-");
	   pid = fork();

   }
   return 0;
}

       輸出：--------

       8個中划線

分析：

         在整個執行周期內，一共會產生4個進程，由於是遍歷，所以主進程會產生兩個子進程。假設 i=0 時，fork 出的子進程記為： first ； i =1 時，fork 出的子進程記為 : second

first 進程在遍歷的時候會再產生一個自己的子進程，記錄為： third；而 second 進程， i 的值已經為 1 ，不會再繼續執行下去，其他進程同理。

         主進程會輸出2個中划線（總計：2個）

         first 進程會輸出1個自己的中划線，此時考慮到從主進程緩沖區里面拷貝來的 1個中划線。即，printf 的緩沖區里面 還有一個 “-”的1個中划線（總計：2個）

         second 進程沒有自己的中划線輸出，考慮到從主進程緩沖區里拷貝過來的2個中划線（總計：2個）

         third  進程沒有自己的中划線輸出，考慮到會從 first 進程緩沖區里拷貝過來的2個中划線（總計：2個）

所以，一共會輸出8個中划線。

8、示例代碼4：

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

int main(void)
{
   pid_t pid;
   int i;

   for( i = 0; i < 2; i++ )
   {
	   pid = fork();
	   printf("-");
   }
   return 0;
}

       輸出：--------

       8個中划線

解析：

         雖然代碼通代碼4一樣，也是輸出8個中划線，但是內部的運行機制卻相差很遠，具體原因，見如下分析。

         主進程會輸出2個中划線（總計：2個）

         first 進程會輸出2個自己的中划線，無主進程緩沖區拷貝輸出（總計：2個）

         second 進程會輸出1個自己的中划線，考慮到會從主進程緩沖區里拷貝過來的1個中划線（總計：2個）

         third  進程會輸出1個自己的中划線，考慮到會從first 進程的緩沖區里拷貝過來的1個中划線（總計：2個）

9、示例代碼5：

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

int main(void)
{
   pid_t pid;
   int i;

   for( i = 0; i < 2; i++ )
   {

	   printf("-\n");
	   pid = fork();
   }
   return 0;
}

     輸出：  -

                  -

                  -

             3個中划線

解析：

          主進程會輸出2個中划線（總計：2個）

          first 進程會輸出1個自己的中划線，無主進程緩沖區拷貝輸出（總計：1個）

          second 進程沒有自己的中划線輸出，無主進程緩沖區拷貝輸出（總計：0個）

          third 進程沒有自己的中畫西安輸出，無 first 進程緩沖區拷貝輸出（總計：0個）

9、示例代碼6：

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

int main(void)
{
   pid_t pid;
   int i;

   for( i = 0; i < 2; i++ )
   {
	   pid = fork();

	   printf("-\n");
   }
   return 0;
}

     輸出： -

                 -

                 -

                 -

                 -

                 -

       6個中划線

解析：

         主進程會輸出2個中划線（總計：2個）

          first 進程會輸出2個自己的中划線，無主進程緩沖區拷貝輸出（總計：2個）

          second 進程會輸出1個自己的中划線，無主進程緩沖區拷貝輸出（總計：1個）

          third 會輸出1個自己的中划線輸出，無 first 進程緩沖區拷貝輸出（總計：1個）

10、示例代碼7：

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

int main(void)
{
	pid_t pid;
	pid = fork();

	if( pid == -1 )
	{
		perror("fork");	
		exit(1);
	}
	else if( pid == 0)
	{
	  printf(" I am child,pid = %d, ppid = %d\n",getpid(),getppid());
	}
	else if( pid > 0 )
	{
		sleep(1);
	  printf(" I am parent,pid = %d, ppid = %d\n",getpid(),getppid());
	}
	return 0;
}

小結：

         在這里和大家分享了 fork 函數的理解，有不足之處的話，歡迎大家找我交流技術哦哦。