fork函数和vfork函数

fork函数和vfork函数

fork函数

在诸多应用中，创建多个进程是任务分解时行之有效的方法。例如，某一网络服务器进程可在侦听客户端请求的同时，为处理每---请求而创建一新的子进程，与此同时，服务器进程会继续侦听更多的客户端连接请求。以此类手法分解任务，通常会简化应用程序的设计，同时提高了系统的并发性。(即，可同时处理更多的任务或请求。)

1 #include <sys/types.h>  2 #include <unistd.h> 3 pid_t fork(void); //返回：子进程中为0，父进程中为子进程I D，出错为-1 

执行调用后将存在两个进程，且每个进程都会从fork()的返回处继续执行。

这两个进程将执行相同的程序文本段，但却各自拥有不同的栈段、数据段以及堆段拷贝。子进程的栈、数据以及栈段开始时是对父进程内存相应各部分的完全复制。执行fork()之后，每个进程均可修改各自的栈数据、以及堆段中的变量，而并不影响另一进程。

注：现在很多的实现并不做一个父进程数据段和堆的完全拷贝，因为在fork之后经常跟随着exec。作为替代，使用了在写时复制( Copy-On-Write, COW)的技术。这些区域由父、子进程共享，而且内核将它们的存取许可权改变为只读的。（详见Linux|Unix系统编程手册）

程序代码则可通过fork()的返回值来区分父、子进程。在父进程中，fork()将 返回新创建子进程的进程ID。

当无法创建子进程时，fork()将返回-1。 失败的原因可能在于，进程数量要么超出了系统针对此真实用户(realuser ID)在进程数量.上所施加的限制(RLIMIT_ NPROC)，要么是触及允许该系统创建的最大进程数这一系统级上限。

一般来说，在fork之后是父进程先执行还是子进程先执行是不确定的。这取决于内核所使用的调度算法。如果要求父、子进程之间相互同步，则要求某种形式的进程间通信。

例子：

 1 #include<stdio.h> 2 #include<sys/types.h> 3 #include<unistd.h> 4 #include<sys/wait.h> 5 #include<stdlib.h> 6 #include<errno.h> 7 #include<string.h> 8  9 int main()10 {11  pid_t childPid;12  /* if((childPid=fork())==-1)13  {14   printf("Fork error %s\n",strerror(errno));15   exit(1);16  }17  else18   if(childPid==0)19   {20    printf("I am the child : %d\n",getpid());21    exit(0);22   }23   else24   {25    printf("I am the father : %d\n",getpid());26    exit(0);27   } */28   switch(childPid=fork()){29    case -1:30     printf("Fork error %s\n",strerror(errno));31     exit(1);32    case 0:33     printf("I am the child : %d\n",getpid());34     exit(0);35    default:36     printf("I am the father : %d\n",getpid());37     exit(0);38     39   }40  return 0;41 }

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结果：

 

vfork函数

类似于fork(), vfork()可以为调用进程创建一个新的子进程。然而，vfork()是为子进程立即执行exec()的程序而专门设计的。

#include <sys/types.h>  #include <unistd.h> pid_t vfork(void); //返回：子进程中为0，父进程中为子进程I D，出错为-1 

vfork()与fork()一样都创建一个子进程， 但是它并不将父进程的地址空间完全复制到子进程中，因为子进程会立即调用 exec (或exit)，于是也就不会存访该地址空间。不过在子进程调用 exec或exit之前，它在父进程的空间中运行。vfork()和fork()之间的另一个区别是：vfork()保证子进程先运行，在它调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行。（如果在调用这两个函数之前子进程依赖于父进程的进一步动作，则会导致死锁。）

例子：

 1 #include<stdio.h> 2 #include<sys/types.h> 3 #include<unistd.h> 4 #include<sys/wait.h> 5 #include<stdlib.h> 6 #include<errno.h> 7 #include<string.h> 8  9 int main()10 {11  pid_t childPid;12  if((childPid=vfork())==-1)13  {14   printf("Fork error %s\n",strerror(errno));15   exit(1);16  }17  else18   if(childPid==0)   //子进程19   {20    sleep(1);   //子进程睡眠一秒21    printf("I am the child : %d\n",getpid());22    exit(0);23   }24   else      //父进程25   {26    printf("I am the father : %d\n",getpid());27    exit(0);28   }29  /* switch(childPid=vfork()){30    case -1:31     printf("Fork error %s\n",strerror(errno));32     exit(1);33    case 0:    //子进程34     sleep(1);  //子进程睡眠一秒35     printf("I am the child : %d\n",getpid());36     exit(0);37    default:   //父进程38     printf("I am the father : %d\n",getpid());39     exit(0);40     41   } */42  return 0;43 }

vfork_pid.c

结果：

 

运行程序时可以看到，程序会停一秒然后分别打印出父子进程的ID.也就是说子进程进来就阻塞一秒，但也没有先去运行父进程，而是让子进程运行完了之后才运行父进程。

 

参考资料

Linux/Unix系统编程手册

Unix环境高级编程

Linux程序设计