linux中fork和vfork
fork
fork是用于创建新进程的系统调用之一，它会创建一个与当前进程完全相同的子进程。
子进程将复制父进程的所有资源，包括代码段、数据段、堆栈、文件描述符等。父进程和子进程之间的执行是并发的，它们在不同的地址空间中运行，通过返回值来区分父进程和子进程。
vfork
vfork也是用于创建新进程的系统调用之一，它会创建一个新进程，但子进程会与父进程共享地址空间。
这意味着子进程使用父进程的地址空间，而不是创建自己的副本。子进程与父进程共享代码段、数据段和堆栈，因此父进程和子进程执行的顺序不确定，直到子进程调用 exec 系列函数或 _exit 终止进程。
基础原理
fork()的基础原理
fork() 的实现非常复杂，但它的基本原理是通过操作系统的机制来创建一个新的进程。
当调用 fork() 时，操作系统创建一个当前进程的副本，创建了一个新的进程控制块（PCB）来管理新进程的状态。
父进程的代码段、数据段和堆栈等资源都会被复制到子进程，以便子进程能够继续执行和修改它们。子进程得到的返回值是0，而父进程得到的返回值是子进程的进程ID。
vfork的基础原理
vfork 的实现原理与 fork() 有所不同。
vfork的关键点是共享父进程的地址空间，它通过暂时挂起父进程，使得子进程能够在父进程的地址空间中执行。
当调用 vfork时，操作系统会创建一个新的进程控制块（PCB）和页表，但不会为子进程创建新的地址空间。相反，子进程使用父进程的地址空间。
通过这种方式，可以避免复制父进程的地址空间，提高了性能。但是，由于子进程与父进程共享地址空间，需要谨慎处理共享资源，以免出现竞争条件和错误结果。
综上所述，fork() 和 vfork() 在功能和基础原理上有明显的区别。
fork创建一个与父进程完全独立的子进程，而 vfork() 创建一个与父进程共享地址空间的子进程。这两个函数在使用时需要考虑到它们的特性和限制，并根据具体情况选择合适的函数。
在现代系统中，fork() 更为常见和推荐使用，而 vfork() 往往用于特殊场景，例如在创建新进程后立即调用 exec 函数来替换地址空间。
特点
我们汇总一下fork函数和vfork函数的特点
| 函数 | 特点 |
|---|---|
| fork | 1、使用写时拷贝技术 2、子进程创建之后父子进程执行的顺序具有不确定性 |
| vfork | 1、直接共享父进程的地址空间和数据 2、子进程创建之后可以确定子进程先执行，当它调用exit退出或者调用exec函数执行新程序后父进程才可能被调度 |
简单代码示例
fork示例
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char **argv)
{
int count = 0;
pid_t pid;
int wstatus;
char *p = NULL;
time_t current_time;
pid = fork();
if(pid < 0)
{
printf("creat a child fail");
return -1;
}
else if(pid == 0)
{
count++;
printf("child's id:%d,[%p]count:%d\n", (int)getpid(),&count,count);
if(execlp("sleep", "sleep", "16", NULL) < 0)
{
perror("exec a new program fail");
exit(1);
}
//sleep(16);
exit(0);
}
else
{
printf("father's id:%d,[%p]count:%d\n",(int)getpid(), &count, count);
current_time = time(NULL);
printf("current time is:%s\n", ctime(¤t_time));
pid = waitpid(pid, &wstatus, 0);
current_time = time(NULL);
printf("current time is:%s\n", ctime(¤t_time));
if((int)pid < 0)
{
printf("wait child fail\n");
return -1;
}
exit(0);
}
} hhh@ubuntu:~/tmp$ ./a.out
father's id:3066,[0x7ffe645b021c]count:0
current time is:Thu Jan 18 15:46:37 2024
child's id:3067,[0x7ffe645b021c]count:1
current time is:Thu Jan 18 15:46:53 2024
分析：由于父子进程count变量的地址相同，所以可以确定子进程复制了父进程的虚拟空间；而且count的值不同，可以确定子进程通过写时拷贝拥有了自己的物理空间数据。
另外，父子进程的执行顺序具有不确定性，从实际测试来看一般是父进程先执行。
vfork示例
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char **argv)
{
int count = 0;
pid_t pid;
int wstatus;
char *p = NULL;
time_t current_time;
pid = vfork();
if(pid < 0)
{
printf("creat a child fail");
return -1;
}
else if(pid == 0)
{
count++;
printf("child's id:%d,[%p]count:%d\n", (int)getpid(),&count,count);
if(execlp("sleep", "sleep", "16", NULL) < 0)
{
perror("exec a new program fail");
exit(1);
}
//sleep(16);
exit(0);
}
else
{
printf("father's id:%d,[%p]count:%d\n",(int)getpid(), &count, count);
current_time = time(NULL);
printf("current time is:%s\n", ctime(¤t_time));
pid = waitpid(pid, &wstatus, 0);
current_time = time(NULL);
printf("current time is:%s\n", ctime(¤t_time));
if((int)pid < 0)
{
printf("wait child fail\n");
return -1;
}
exit(0);
}
} hhh@wyl-ubuntu:~/tmp$ ./a.out
child's id:4634,[0x7fff5515fa2c]count:1
father's id:4633,[0x7fff5515fa2c]count:1
current time is:Thu Jan 18 15:50:57 2024
current time is:Thu Jan 18 15:51:13 2024分析：
从结果来看，可以确定子进程先执行，父进程后执行；count变量的地址和值都相同，可以确定子进程共享了父进程的地址空间和数据。子进程执行完新程序ps后退出了，然后父进程执行最后退出。