Linux环境下编程（一）——进程fork()的使用
先简单介绍一下进程的概念
定义： 进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。
经典定义： 进程是一个执行中的程序的实例。系统中的每个程序都是运行在某个进程上下文（context）中的。
注：上下文可能让人看不懂，简单地理解，将文本文档里的‘e’字母翻译成ASCII码是101,，在这个环境（上下文）中101代表字母e；当用二进制101转换成int型后，101就是数值5。 在不同的环境中，二进制101所代表的意义不同，这个不同的环境就是上下文。
作用：有了进程的概念之后，程序在运行的过程中才会产生这种假象，好像自己是系统当前运行的唯一的程序，独占地使用CPU、独占地使用存储器。
进程所拥有的：1、独立的逻辑控制流。 （即 某时刻利用cpu来执行指令）
2、私有的地址空间。 （即存储器的一段地址空间）
内核为每个进程维持一个上下文，通过上下文切换的方式来从一个进程跳转到另一个进程，上下文切换也是进程并发执行的基础。
每个进程都有一个进程id（大于0的整数），getpid（）可以返回进程id，getppid（）返回父进程的pid。
#include
#include
pit_t getpid(void);
pid_t getppid(void); 先通过具体的程序来看一看，如何获取进程和父进程id。
#include
#include
void main(){
pid_t pid;
fprintf(stdout, "I am the first process, my pid is %d, my parent pid is %d\n", getpid(), getppid());
} 
父进程通过fork来创建一个新的进程
#include
#include
pid_t fork(void); 进程的退出
进程通过exit函数退出，status用来设置进程的退出状态。exit（0）代表正常0，exit（1）代表异常退出。
#include
void exit(int status);
在父进程中，当我们调用了fork函数之后，我们就创建了一个新的进程。这个函数在两种不同的进程上下文中返回不同的值。在父进程中，fork返回子进程的pid；在子进程中fork返回0。
我们要注意的是：
1、上面这句话第一次读的时候可能会觉得有些奇怪，子进程就不是进程吗？为什么它的fork函数会返回0，而不是返回子进程的子进程的pid？其实当子进程被创建的时候，系统会给子进程开辟一个新的地址空间，然后将父进程地址空间的所有东西都复制给子进程，也就是说会将父进程中的pid = Fork（）这一段指令也复制给子进程。但是如果这个被复制来的pid=Fork（）也被执行了，那么子进程就会产生新的子进程，然后新的子子进程复制了这句话又产生了新的子子子进程，这样岂不是子子孙孙无穷尽也了？所以在子进程中，这条指令是不会被执行的，而是会返回一个0。
2、子进程到底复制了哪些东西？a）所有的变量 b）从创建它的fork函数开始的指令（当然也有可能是指令也被全部复制，只是从fork的地址开始执行，这个有待继续考证）。被复制过来的用于创建它的fork函数如上所讲不会被执行，但是下面的其它的不是用来创建它的fork函数却会被执行。这个下面再讨论。
先看看具体实例：
#include
#include
#include
#include
void error_msg(char *msg){
fprintf(stderr, "%s: %d\n", msg, strerror(errno));
exit(0);
}
int Fork(){
pid_t pid;
if ( ( pid = fork() ) < 0 )
error_msg("fork failed");
return pid;
}
void main(){
pid_t pid;
fprintf(stdout, "I am the first process, my pid is %d, my parent pid is %d\n", getpid(), getppid());
pid = Fork();
if ( 0 == pid )
fprintf(stdout, "I am the child procress, my pid value is %d, but my real pid is %d, my parent pid is %d\n", pid, getpid(), getppid());
else
fprintf(stdout,"I am the parent process, my child pid is %d, my pid is %d, my parent pid is %d\n", pid, getpid(), getppid());
} 对于这段程序，采用了包裹函数的形式进行了错误处理，这样就可以直接使用pid = Fork（）的形式进行子进程的调用，而不用额外写一大堆臃肿的错误处理代码。
简单运行如下：
结果分析：
1、第23行的fprintf函数只被父进程执行了，而在子进程中并没执行，但是24行的pid=Fork（）后面的fprintf语句却被子进程执行了。证明这个指令的复制是以fork本身为分界线的。
2、不管父进程还是子进程，都有pid这个变量，它们的值在两个进程中是不一样的，在父进程中pid为子进程的pid52569，在子进程pid的值为0。 这个就让部分人头疼了，怎么fork上面有的代码被复制了，有的代码没有被复制？这个就得了解，程序被装载的时候，变量和指令存储的位置是不一样的，将变量全部复制，然后只执行部分指令，其实也很容易理解。
3、我明明执行了一次./a.out这个指令来运行这段程序，为什么会在运行的过程中会打印出来“jdh@jdh-virtual........../cssh$”这个东西，然后再继续运行程序，这个不是很奇怪么？而且子进程的父进程不就是最开始的进程吗？它的pid应该是52568，怎么变成了1352了呢？
这个我最开始也很奇怪，在查看了一些资料后知道，其实这是子进程被托管了的标志。子进程被创建后，父进程和子进程就同时作为两个独立的进程独立地运行。它们执行的先后顺序依赖于操作系统的调度。在本实例中，父进程在打印完了最后的话后就该结束了，所以它正常的退出了。退出之前，父进程将子进程托管其它的进程。大多数的时候子进程会被托管给init进程，而init的进程号是1。这时候疑问又来了，这个是1352又不是1，那么它到底被托管给了谁？其实是因为在ubuntu下面有一个init -user进程，一看这个名字就知道这个和init有关系了吧。至于为什么ubuntu要弄出个这个来，就超出了fork的范围了，有兴趣自己再深究。
我抓取下init -user 这个进程，看看他是不是1352，如图所示:
很庆幸，被我抓获到了，这下无影遁形了吧？
接下来，我们看看，假如父进程有多个fork，到底会产生多少个子进程。
#include
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#include
#include
void error_msg(char *msg){
fprintf(stderr, "%s: %d\n", msg, strerror(errno));
exit(0);
}
int Fork(){
pid_t pid;
if ( ( pid = fork() ) < 0 )
error_msg("fork failed");
return pid;
}
void main(){
pid_t pid;
fprintf(stdout, "I am the first process, my pid is %d, my parent pid is %d\n", getpid(), getppid());
pid = Fork();
pid = Fork();
pid = Fork();
fprintf(stdout," Hi Fork , my pid is %d, my parent pid is %d \n", getpid(), getppid());
} 运行结果：
结果分析：
我们不难看出调用了3个，产生了除了first进程外的7个其它进程，而且很不幸的是，它们都被托管了。
问题：为什么调用3个产生7个？你知道吗？
参考《深入理解计算机系统》