Linux：创建进程 -- fork，到底是什么？-编程知识

相信大家在初学进程时，对fork函数创建进程一定会有很多的困惑，比如：

1.fork做了什么事情??
2.为什么fork函数会有两个返回值?
3.为什么fork的两个返回值，会给父进程谅回子进程pid，给子进程返回0?
4.fork之后:父子进程谁先运行??
5.如何理解同一个变量，会有不同的值??

本篇文章将来仔细回答一下这些问题。

1.如何查看进程

2. 通过系统调用创建进程-fork

2.1 初识fork

2.2 fork原理

1.如何查看进程

1.1 进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看

通过ls指令来查看所有的进程，proc是动态目录结构，用来存放所有的进程，目录的名称就是用进程的id命名的。

1.2 进程信息同样可以使用ps(process status)工具来获取

进程id（PID）通过getpid 系统调用获得
父进程id（PPID）通过getppid 系统调用获得

   #include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>int main(){while(1){printf("I am a process! myid:%d parentid:%d\n",getpid(),getppid())    ;sleep(1);}return 0;}

我们可以使用shell再开一个窗口登录一次进行查看。

"aux" 是 "ps" 命令的选项之一，表示显示所有用户的所有进程，通过查询，可以看到你自己 ./ 启动的进程，最后一个进程是当前的grep的查找进程。

关于当前工作目录

我们在C语言学习文件操作是会提到当前目录，我们以 "w" 方式读取文件时，如果文件不存在，那么文件会在当前工作目录cwd下创建。那么一个进程是如何找到当前目录的呢？

我们让下面代码运行起来

  1 #include<stdio.h>2 #include<sys/types.h>3 #include<unistd.h>4 int main()5 {6     //更改当前工作目录7     chdir("./wdz");//没有这个目录不会更改，我这里是创建好了这个目录                                                       8 9     // cwd/hello.txt  10     FILE* file = fopen("hello.txt","w");//文件不存在会在当前工作目录下创建11     if(file==NULL)12     {13         return 1;14     }15     fclose(file);16 17 18     while(1)19     {20         printf("I am a process! myid:%d parentid:%d\n",getpid(),getppid());21         sleep(1);22     }23     return 0;24 }

这里通过修改当前目录已经对将文件创建在更改的目录下：

可以发现：

默认情况下，进程所处的目录就是当前工作目录
一个进程可以找到自己的可执行程序
每一个进程都有自己的工作目录

2. 通过系统调用创建进程-fork

2.1 初识fork

首先使用fork创建一个进程

    #include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<sys/types.h>int main(){printf("我是一个父进程我的pid:%d\n",getpid());//创建一个子进程！ pid_t id = fork();//fork之前只有父进程会执行fork之前的代码，fork之后父子进程都要执行后面的代码while(1){printf("我是一个进程,pid:%d,ppid%d,fork return:%d\n",getpid(),getppid(),id);//这个printf函数在代码这里只调用一次，但在运行时调用了两次sleep(1);//for test}return 0;}

运行结果：

看到这里大家的疑惑就出来了

目前可以发现：只有父进程执行fork之前的代码，fork之后，父子进程都要执行后续的代码!

一个函数竟然会有两个返回值???fork成功的时候，会有两个不同的返回值,给子进程返回0;
给父进程返回子进程的pid

fork代码的一般写法:

1.我们为什么要创建子进程？

        我们想让子进程协作父进程完成一些工作，这些工作是单进程解决不了的

2.我们创建子进程是为了让子进程和父进程做一样的事情吗？？

        我们创建子进程，就是为了让子进程和父进程做不一样的事情，执行不一样的代码

3. 应该如何保证父子进程做不一样的事情呢?

        可以通过判断fork的返回值，判断谁是父，谁是子，然后让他们执行不同的代码片段!!

使用 if 对父子进程分流：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>int main()
{printf("我是一个父进程我的pid:%d\n",getpid());//创建一个子进程！ //bash也是用C语言写的，命令行启动的进程，都是bash的子进程，所以bash源代码中创建子进程也是用的forkpid_t id = fork();  //fork()之后，用if进行分流    if(id<0) return 1; //进程创建失败                                                                                                          else if(id == 0)      {                  //子进程       while(1)       {              printf("我是子进程,pid:%d,ppid%d,ret:%d,正在执行下载\n",getpid(),getppid(),id); sleep(1);//for test      }              }                  else               {                  //父进程       while(1)       {              printf("我是父进程,pid:%d,ppid%d,ret:%d,正在执行播放任务\n",getpid(),getppid(),id);   sleep(1);//for test    }}return 0;
}

执行结果

可以发现通过 if 对fork函数返回值进行判断，实现了父子进程可以执行不同的任务。

2.2 fork原理

对于上面的现象，我们来解答一下疑惑

1.fork做了什么事情??
2.为什么fork函数会有两个返回值?
3.为什么fork的两个返回值，会给父进程谅回子进程pid，给子进程返回0?
4.fork之后:父子进程谁先运行??
5.如何理解同一个变量，会有不同的值??

1. fork做了什么事情??

用于创建一个进程，在内核中操作系统重新为其申请了一个PCB，并使用父进程的PCB进行初始化，且子进程与父进程同时指向相同的代码。所以fork之前的代码子进程也是可以看到的。

那为什么子进程不从头开始执行呢?

因为有程序计数器pc，会使代码一句一句执行，子进程在创建时和继承父进程的pc。所以说也会继续向下执行。

2.为什么fork函数会有两个返回值?

首先fork是一个函数，如果一个函数return时，说明一个函数的核心工作已经做完。我们知道fork之后代码会共享，所以是fork函数做完核心工作后就会共享，return也会父子进程共享，所以会有两个返回值。

3.为什么fork的两个返回值，会给父进程谅回子进程pid，给子进程返回0?

因为一个父进程可以有多个子进程，父进程信息中只有pid 和 ppid，为了唯一确定子进程，所以返回子进程的pid，而子进程中由于有父进程ppid，所以返回0可以用来判断。

4.fork之后:父子进程谁先运行??

不确定。创建完成子进程，只是一个开始。创建完成子进程之后，系统的其他进程，父进程，和子进程，接下来要被调度执行的，当父子进程的PCB都被创建并在运行队列中排队的时候，哪一个进程的PCB先被选择调度，那个进程就先运行，由操作系统自主决定！！由各自PCB中的调度信息(时间片，优先级等)+调度器算法共同决定。

5.如何理解同一个变量，会有不同的值??

进程的独立性，首先是表现在有各自的PCB，进行之间不会互相影响！代码本身是只读的，不会影响！但是数据父子是会修改的，所以代码共享，但是数据各个进程必须想办法各自私有一份！！

这个怎么做到的？通过写时拷贝。这样做的好处就是不用将所有的数据都进行拷贝，当数据需要修改时才做拷贝，可以提高效率。

本篇结束！