fork()问题详解
#include "sys/types.h"
#include "unistd.h"
#include pit_t fork(void );
fork()函数调用成功，返回两个值；
父进程：返回子进程的PID；
子进程：返回0；
出错：返回-1；
一个进程主要包括以下几个方面的内容:
(1)一个可以执行的程序
(2) 与进程相关联的全部数据(包括变量，内存，缓冲区)
(3)程序上下文(程序计数器PC,保存程序执行的位置)
这里主要复习一下，fork()的执行和几个需要注意的地方，此外还有几个问题。
第一：COW（Copy-On-Write）写时复制技术，其实在 这里也有讲到，这里再重复一下！看下面一段程序1：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
int num=11;
pid_t pid=fork();
if(pid==0)
{
num=22';
printf("子进程中num=%d\n",num);
printf("子进程中num的首地址:%x\n",&num);
}
else
{
sleep(1);
printf("父进程中num=%d\n",num);
printf("父进程中num的首地址:%x\n",&num);
}
return 0;
}
运行结果：
但是为什么父/子进程指向的num的首地址一样呢,都是0xbfe88098？
这里涉及到了逻辑地址（虚拟地址）和物理地址，把逻辑地址映射到物理地址我们称为重定向。
逻辑地址：CPU产生的地址（也即虚拟地址），分为页式虚拟存储器，段式虚拟存储器和段页式虚拟存储器；通过基址+偏移地址得到
导物理内存地址。这就依赖于地址变换机构，由专门的MMU完成管理。
物理地址：内存所看到的地址，程序员是看不见真正的物理地址的，只能看见逻辑地址。
静态重定向：在程序装入内存时以完成了逻辑地址到物理地址的变换，在程序执行期间不会发生改变。
动态重定向：在程序的执行期间完成逻辑地址到物理地址的变换。
说了这么多，这个程序的意思就是：该变量的逻辑地址一样，但是物理地址却不一样（最后输出的值不一样），这是因为fork在创建子进程后并没有完全给子进程分配它所需要的物理内存，而是仅仅复制了虚拟内存空间，其实父/子进程是共享这个物理内存的，当有进程需要改写变量的值的时候，这时候才给改变的这个进程分配相应的物理内存，也就是COW技术。
第二、下面的程序到底创建了几个进程？输出几个“-”？
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{
int i;
for(i=0; i<3; i++)
{
fork();
printf("*\n"); //进程里打印的；
}
printf(" +\n"); //代表创建的进程数；
return 0;
}
运行结果：
运行的结果乍一看可能不太懂，让我慢慢来解释，*号代表每个进程都会打印出一个*,+号代表的是创建的进程数。因为这里的进程不是共享一个变量，所以我想用count计数器来计数，却办不到，因为每个计数器count都是从1开始的，最后还得加起来，看起来更乱，所以我就用*和+来表示更直观。这也证明了一个问题，那就是fork出的函数确实是资源空间的复制而不是指针的复制（vfork）！！很好！
因为fork是父进程创建一个子进程，所以为什么*会比+多，是因为进程有重复的，但是退出是一定的且只会退出一次，所以+刚好可以代表创建了几个进程。仔细想一想就会明白了。。。
其实其进程创建的过程是这样的：
数字代表进程号，这就是具体产生的过程。
下面我们可以通过查看其PID看一下创建的进程:
从图中可以看出：共产生了进程6773,6774,6775,6776,6777,6778,6779，6780，这8个进程。
所以打印14个*，8个+号，到这里应该明白了吧！
这里还存在一个复制缓冲区的问题：
如果将上面的输入格式：
printf("*\n");
或者： printf("*");fflush(stdout);
换成：
printf("*");
那么结果将打印24个*号！这是因为printf(“*”);语句有buffer，所以，对于上述程序，printf(“*”);把“*”放到了缓存中，并没有真正的输出在fork的时候，有点儿exit()和_exit()的意思！缓存被复制到了子进程空间，所以，就多了10个，就成了24个，而不是14个。这个可以自己动手实践一下就明白了！
另外，我们知道，unix系统下有“块设备”和“字符设备”之分，所谓块设备就是一块一块的读取数据的设备，如磁盘，内存；字符设备就是一个字符一个字符的读取，例如键盘，串口等。块设备一般都有缓存，而字符设备一般没有缓存。
问题一：linux下PID的取值范围？一般PID_MAX=0x8000（可改），因此进程号的最大值为0x7fff ，即32767。进程号0-299保留给daemon进程。现在的内核好像没有这个限制了，《linux内核设计与实现》上说为了与老版本的unix和linux兼容，pid的最大值默认是32767（short int的最大值）。如果你需要的话还可以不考虑和老版本兼容，修改/proc/sys/kernel/pid_max来提高上限用echo重新写入一个数值到这个文件即可。
由于一般机器不可能同时跑那么多进程＋线程，所以32768是肯定够用了，但是系统倾向于分配未使用过的pid给新进程，所以你会发现在正在运行的系统上，有很多低位的pid没有使用，那是因为启动的时候该pid被其它程序用过了，当然，你真有本事用到pid的最大值，系统也有办法解决，那就是从头（低位）搜索未被占用的pid分配给新进程。
问题二：linux下init 0/1/2/3/4/5/6代表的意义？
0 - 停机（千万不能把initdefault 设置为0 ）我就是用这个关机的，速度比较快！
1 - 单用户模式
2 - 多用户，没有 NFS
3 - 完全多用户模式(标准的运行级)
4 - 没有用到
5 - X11 （xwindow)
6 - 重新启动 (reboot)（千万不要把initdefault 设置为6 ）
问题三：为什么有些地方说fork()调用时子进程先于父进程？
由于内核使用-写时复制机制，fork之后父/子进程是共享页表描述符的，如果让父进程先执行，那么有很大几率父进程会修改共享页表指向的数据，那么内核此时必须给父进程分配并复制新的页表供父进程修改使用， 那么如果子进程被创建之后什么都没干就退出了，那么这个写时复制就是多余的，如果让子进程先执行，如果子进程什么都没做就退出了，那么就没有所谓的写时复制了， 避免了不必要的页面复制；另外，以免父进程执行导致写时复制，而后子进程执行exec系统调用，因无意义的复制而造成效率的下降。 如果父/子进程都进行了数据的修改，执行了自己的操作，那么就没有什么先后之分了！所以有些地方也说父/子进程的执行顺序是不确定的！也是有一定道理的。
问题四： exec与system的区别？
(1) exec是直接用新的进程去代替原来的程序运行，运行完毕之后 不回到原先的程序中去。
(2) system是调用shell执行你的命令， system=fork+exec+waitpid,执行完毕之后，回到原先的程序中去。继续执行下面的
部分。
总之，如果你用exec调用，首先应该fork一个新的进程，然后exec. 而system不需要你fork新进程，已经封装好了。
问题五：exec替换的内容？
系统调用exec是以新的进程 （可执行的二进制文件或shell脚本文件）去代替原来的进程，仅仅进程的PID保持不变。因此，可以这样认为，exec系统调用虽然没有创建新的
进程， 但是替换了原来进程上下文的所有内容（原进程的代码段，数据段，堆栈段），确实有点儿“三十六计”中的“金蝉脱壳”的意味。看上去还是旧的躯壳，却已经注入了新的灵魂。 调用成功函数不会返回，只有调用失败了，它们才会返回一个-1，从原程序的调用点接着往下执行。
问题六：fork()之后子进程到底复制了父进程什么？
关于fork函数中的内存复制和共享“子进程复制父进程的数据空间(数据段)、栈和堆，父、子进程共享正文段。”也就是说，对于程序中的数据，子进程要复制一份，但是对于指令，子进程并不复制而是和父进程共享，除非执行exec函数，另起炉灶。两者的虚拟空间不同，但其对应的物理空间是同一个。
写时复制技术（重要的事情说两遍）：内核只为新生成的子进程创建虚拟空间结构，但是不为这些段分配物理内存，它们共享父进程的物理空间，当子进程中有更改相应段的行为发生时，再为子进程相应的段分配物理空间。但是vfork()创建的线程，就是内核连子进程的虚拟地址空间结构也不创建了，直接共享了父进程的虚拟空间。
资料参考：
http://blog.csdn.net/xy010902100449/article/details/44851453
http://www.cnblogs.com/blankqdb/archive/2012/08/23/2652386.html
http://blog.chinaunix.net/uid-24774106-id-3361500.html
http://www.linuxidc.com/Linux/2015-03/114888.htm
http://blog.csdn.net/lollipop_jin/article/details/8774057
在此感谢博主的分享！