一 概述
一個進程，包括代碼、數據和分配給進程的資源。fork（）函數通過系統調用創建一個與原來進程幾乎完全相同的進程，也就是兩個進程可以做完全相同的事，但如果初始參數或者傳入的變量不同，兩個進程也可以做不同的事。
二 fork 函數
fork調用的一個奇妙之處就是它僅僅被調用一次，卻能夠返回兩次，它可能有三種不同的返回值：
1）在父進程中，fork返回新創建子進程的進程ID；
2）在子進程中，fork返回0；
3）如果出現錯誤，fork返回一個負值；
其實就相當於鏈表，進程形成了鏈表，父進程的fpid(p 意味point)指向子進程的進程id, 因爲子進程沒有子進程，所以其fpid爲0.
fork有兩種用法：
(1) 一個父進程希望複製自己，使父、子進程同時執行不同的代碼段。這在網絡服務進程中是常見的——父進程等待委託者的服務請求。當這種請求到達時，父進程調用 fork，使子進程處理此請求。父進程則繼續等待下一個服務請求。
(2) 一個進程要執行一個不同的程序。這對shell是常見的情況。在這種情況下，子進程在從fork返回後立即調用exec 。
一個進程調用fork（）函數後，系統先給新的進程分配資源，例如存儲數據和代碼的空間。然後把原來的進程的所有值都複製到新的新進程中，只有少數值與原來的進程的值不同。相當於克隆了一個自己。注意，這是子進程所擁有的拷貝。父、子進程並不共享這些存儲空間部分。如果正文段是隻讀的，則父、子進程共享正文段
（備註：實際上，fork並不會立刻複製數據段與堆棧。而是在它們發生修改時纔會複製，而且通過MMU的使用，每次複製只會複製4K。通過寫時拷貝的方式，fork極大的提升了效率，而且安全性更高。）
三 fork 使用
unix 環境編程中給的例子，很具代表。把fork出的子進程，和父進程中的資源區別聯繫很好的展示了出來。下面給出unix用的例子：
/*
* froktest.c
*
* Created on: 2019-5-9
* Author: root
*/
/*
* popen.c Written by W. Richard Stevens
*/
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int glob = 6;
char buf[] = "a write to stdout\n";
int main(void){
int var = 88;
pid_t pid;
if(write(STDOUT_FILENO,buf,strlen(buf)) != strlen(buf)){
printf("write error");
}
printf("before fork\n");
if((pid = fork()) <0){
printf("fork error");
}else if(pid == 0){
glob ++;
var ++;
}else{
sleep(2);
}
printf("pid:%d>>>glob:%d>>>var:%d\n",getpid(),glob,var);
return 1;
}
運行結果如下
可以看出子進程11944會將父進程11943的數據拷貝一份，而這時子進程就有一塊自己的緩存，而子進程在自己緩存的操作，並不影響父進程。
./fork 運行 和 ./ fork >temp.out 運行
前者當以交互方式運行該程序時，只得到 printf輸出的行一次，其原因是標準輸出緩存由新行符刷新。但是後者當將標準輸出重新定向到一個文件時，卻得到 printf輸出行兩次。原因是前者交互的時候，printf 輸出到標準輸出，是行緩存，輸出完緩存就清空了。而後者重定向到文件，printf 輸出就變成全緩存了，fork子進程的時候，printf要輸出的這行緩存也被拷貝進子進程的緩存中，因此當後面子進程運行printf 時就會再打印printf一次了。
fork 後的子進程繼承哪些父進程性質？
- 對任一打開文件描述符的，fd引用數+1，父子進程共享同一文件的位移量。 這條性質很重要。
- 連接的共享存儲段
- 信號屏蔽和排列。
- 資源限制，所在的權限，組等
而不會繼承
- 進程id，父進程id
- 父進程設置的鎖，子進程不繼承。
socket fd fork引用問題
進程 systest
int main(void){
while(1){
sleep(10);
}
return 1;
}
代碼很簡單，就是進程啓動後一直再運行，編譯後生產 systest
進程 fdtest_fork
int main(void){
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd <= 0) {
printf("socket error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
return 0;
}
struct sockaddr_in in_addr;
in_addr.sin_family = AF_INET;
in_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");
in_addr.sin_port = htons(8888);
memset(in_addr.sin_zero, 0, sizeof(in_addr.sin_zero));
socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*) &in_addr, addr_len);
if (ret != 0) {
printf("socket error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
vg_sock_close(sockfd);
return 0;
}
ret = listen(sockfd, 1024);
if (ret != 0) {
printf("socket error:%d:%s\n",errno,strerror(errno));
vg_sock_close(sockfd);
return 0;
}
printf("===============sockfd:%d\n",sockfd);
system("./systest");
while (1) {
sleep(10);
}
return 0;
}
大概就是在本地ip 0.0.0.0 綁定了一個tcp 端口 8888，返回一個sockfd
後直接調用了system 運行了 systest 進程 將代碼編譯生產 fdtest_fork 可執行文件
運行後結果如下
可發現fdtest_fork 進程 15038 創建了systest 進程 15039
然後利用kill 15038 將 fdtest_fork 進程殺死結果如下
發現進程fdtest_fork 進程不在了，但是當再次運行fdtest_fork 時你會發現，socket fd一直創建不成功。結果如下
原因就是 當fdtest_fork 第一次創建了socket fd後，而 system 函數 內部調用了fork，子進程調用了exec，exec會將sockfd引用計數+1（這個時候sockfd 引用計數等於2） 而殺死了fdtest_fork 進程 後，systest進程還保持着sockfd的引用 使得socket fd資源一直無法釋放。一直佔用着 tcp 8888。所以再運行fdtest_fork 時會一直顯示地址被佔用。
這個坑之前項目碰到過，定位了好一會，才發現問題所在。這裏隨便把解決方法列出來。
- 方法1 ：重寫system , 在fork 出的子進程中，先關閉父進程的socket 描述符資源
- 方法2：對打開文件的處理與每個描述符的exec 關閉標誌位(FD_CLOEXEC)有關，進程中每個打開描述符都有一個exec關閉標誌。若此標誌設置，則在執行exec時關閉該描述符，否則該描述符仍打開。除非特地用fcntl設置了該標誌，否則系統的默認操作是在exec後仍保持這種描述符打開。
val = fcntl(fd,F_GETFD,0);
val|=FD_CLOEXEC;
fcntl(fd,F_SETFD,val |FD_CLOEXEC)
四 vfork 函數
vfork用於創建一個新進程，而該新進程的目的是 exec一個新程序,在子進程調用 exec或exit 之前，它在父進程的空間中運行。
上面的例子中，若是將fork 改成 vfork 。vfork中的子進程對變量glob和var做增1操作，結果就會改變了父進程中的變量值。
vfork和fork之間的另一個區別是：vfork保證子進程先運行，在它調用 exec 或exit之後父進程纔可能被調度運行。（如果在調用這兩個函數之前子進程依賴於父進程的進一步動作，則會導致死鎖。）這裏不做深入，有興趣可驗證下。