fork系统调用

fork系统调用

（1） fork系统调用说明

fork系统调用用于从已存在进程中创建一个新进程，新进程称为子进程，而原进程称为父进程。fork调用一次，返回两次，这两个返回分别带回它们各自的返回值，其中在父进程中的返回值是子进程的进程号，而子进程中的返回值则返回 0。因此，可以通过返回值来判定该进程是父进程还是子进程。

使用fork函数得到的子进程是父进程的一个复制品，它从父进程处继承了整个进程的地址空间，包括进程上下文、进程堆栈、内存信息、打开的文件描述符、信号控制设定、进程优先级、进程组号、当前工作目录、根目录、资源限制、控制终端等，而子进程所独有的只有它的进程号、计时器等。因此可以看出，使用fork系统调用的代价是很大的，它复制了父进程中的数据段和堆栈段里的绝大部分内容，使得fork系统调用的执行速度并不很快。

fork的返回值这样设计是有原因的，fork在子进程中返回0，子进程仍可以调用getpid函数得到自己的进程ID，也可以调用getppid函数得到父进程的进程ID。在父进程中使用getpid函数可以得到自己的进程ID，然而要想得到子进程的进程ID，只有将fork的返回值记录下来，别无它法。

fork的另一个特性是所有由父进程打开的文件描述符都被复制到子进程中。父、子进程中相同编号的文件描述符在内核中指向同一个file结构体，也就是说，file结构体的引用计数要增加。

由于代码段（加载到内存的执行码）在内存中是只读的，所以父子进程可共用代码段，而数据段和堆栈段子进程则完全从父进程复制拷贝了一份。

（2）父进程进行fork系统调用时完成的操作

假设id=fork()，父进程进行fork系统调用时，fork所做工作如下：

①为新进程分配task_struct任务结构体内存空间。

②把父进程task_struct任务结构体复制到子进程task_struct任务

结构体。

③为新进程在其内存上建立内核堆栈。

④对子进程task_struct任务结构体中部分变量进行初始化设置。

⑤把父进程的有关信息复制给子进程，建立共享关系。

⑥把子进程加入到可运行队列中。

⑦结束fork()函数，返回子进程ID值给父进程中栈段变量id。

⑧当子进程开始运行时，操作系统返回0给子进程中栈段变量id。（3）fork调用时所发生的事情

下面代码是fork函数调用模板，fork函数调用后常与if-else语句结合使用使父子进程执行不同的流程。假设下面代码执行时产生的是X进程，fork后产生子进程的是XX进程，XX进程的进程ID号为1000。

int pid ;

pid = fork();

if (pid < 0) {

perror("fork failed");

exit(1);

}

if (pid == 0) {

message = "This is the child/n";

} else {

message = "This is the parent/n";

}

调用fork前，内存中只有X进程，如图12-9所示，此时XX进程还没“出生”。