Linux(1):fork函数

         ps:每一篇博客仅仅是为了记录学习的过程，并反思总结，如有错误，还望指正。

       函数原型：extern __pid_t fork (void) __THROWNL;

       该函数包含于头文件unistd.h中。

       源文件中注释：

              /* Clone the calling process, creating an exact copy.Return -1 for errors, 0 to the new process,

   and the process ID of the new process to the old process.  */

            

           fork()会产生一个子进程。其子进程会复制父进程的数据与堆栈空间，并继承父进程的用户代码、组代码、环境变量、已打开的文件代码、工作目录和资源限制等。Linux 使用copy-on-write(COW)技术，只有当其中一进程试图修改欲复制的空间时才会做真正的复制动作，由于这些继承的信息是复制而来，并非指相同的内存空间，因此子进程对这些变量的修改和父进程并不会同步。此外，子进程不会继承父进程的文件锁定和未处理的信号。（COW并不那么完美 COW是一种很重要的优化手段，核心是懒惰处理实体资源请求，在多个实体资源之间只是共享资源，起初是并不真正实现资源拷贝，只有当实体有需要对资源进行修改时才真正为实体分配私有资源。但COW技术亦有它的优缺点。）

      1.COW技术科减少分配和复制大量资源时带来的瞬间延时，但实际上是将这种延时附加到了后续的操作之中。 

      2.COW技术科减少不必要的资源分配。比如fork进程时，并不是所有的页面都需要复制，父进程的代码段和只读数据段都不被允许修改，所以无需复制。 

       注意，Linux不保证子进程会比父进程先执行或晚执行，因此编写程序时要留意死锁或竞争条件的发生。

       返回值：如果fork()调用成功则在父进程会返回新建立的子进程代码(PID)，而在新建立的子进程中则返回0。如果fork() 失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。失败的原因有三个：

      1) 系统内存不够；

      2) 进程表满（容量一般为200~400）；

      3) 用户的子进程太多（一般不超过25个）。

     错误代码：EAGAIN 内存不足；ENOMEM 内存不足，无法配置核心所需的数据结构空间。

        fork创建的新进程被称为子进程（child process）。该函数被调用一次，但返回两次。两次返回的区别是子进程的返回值是0，而父进程的返回值则是新进程（子进程）的进程 id。将子进程id返回给父进程的理由是：因为一个进程的子进程可以多于一个，没有一个函数使一个进程可以获得其所有子进程的进程id。对子进程来说，之所以fork返回0给它，是因为它随时可以调用getpid()来获取自己的pid；也可以调用getppid()来获取父进程的id。(进程id 0总是由交换进程使用，所以一个子进程的进程id不可能为0 )。

    举个例子：

   

    执行结果为：

   

    fork之后，操作系统会复制一个与父进程完全相同的子进程，虽说是父子关系，但是在操作系统看来，他们更像兄弟关系，这2个进程共享代码空间，因为子进程是父进程的副本，所以它拥有父进程数据空间、栈和堆的副本，它们并没有共享这些存储空间，它们只共享正文段。 但是数据空间是互相独立的，子进程数据空间中的内容是父进程的完整拷贝，指令指针也完全相同，子进程拥有父进程当前运行到的位置（两进程的程序计数器pc值相同，也就是说，子进程是从fork返回处开始执行的），但有一点不同，如果fork成功，子进程中fork的返回值是0，父进程中fork的返回值是子进程的进程号，如果fork不成功，父进程会返回错误。

   

    执行结果：

   

    由此看出，子进程的值发生了改变，可以说明，它们并不是共享的。

    再来看下变量的地址：

   

    执行结果：

   

    由结果可以看出，变量地址是一样的！！！内容却不一样，因为打印的变量的地址都是逻辑空间， 对于父子进程，它们的逻辑空间一样,都是虚拟地址，但是物理空间还是不同的。每个进程都有独立的4G的虚拟地址空间，映射到不同的物理空间。比如我现在同时运行两个进程，他们都有可能访问各自的虚拟地址，但是映射之后的物理内存就不会是同一个地址。所以在多进程编程中，不要寄希望于通过地址来判断两个变量是否相同。所以，两个进程一直同时运行，而且步调一致，在fork之后，他们分别作不同的工作，也就是分岔了。这也是fork为什么叫fork的原因至于那一个最先运行，可能与操作系统（调度算法）有关，而且这个问题在实际应用中并不重要，如果需要父子进程协同，可以通过原语的办法解决。