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。)

#include <sys/types.h>     
#include <unistd.h>    
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：

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>

int main()
{
    pid_t childPid;
    /* if((childPid=fork())==-1)
    {
        printf("Fork error %s
",strerror(errno));
        exit(1);
    }
    else
        if(childPid==0)
        {
            printf("I am the child : %d
",getpid());
            exit(0);
        }
        else
        {
            printf("I am the father : %d
",getpid());
            exit(0);
        } */
        switch(childPid=fork()){
            case -1:
                printf("Fork error %s
",strerror(errno));
                exit(1);
            case 0:
                printf("I am the child : %d
",getpid());
                exit(0);
            default:
                printf("I am the father : %d
",getpid());
                exit(0);
                
        }
    return 0;
}

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。）

注：由于子进程使用父进程的内存，因此子进程对数据段、堆或栈的任何改变将在父进程恢复执行时为其所见。此外，如果子进程在vfork()与后续的exec(或exit(之间执行了函数返回，这同样会影响到父进程。

例子：

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>

int main()
{
    pid_t childPid;
    if((childPid=vfork())==-1)
    {
        printf("Fork error %s
",strerror(errno));
        exit(1);
    }
    else
        if(childPid==0)         //子进程
        {
            sleep(1);           //子进程睡眠一秒
            printf("I am the child : %d
",getpid());
            exit(0);
        }
        else                      //父进程
        {
            printf("I am the father : %d
",getpid());
            exit(0);
        }
    /* switch(childPid=vfork()){
            case -1:
                printf("Fork error %s
",strerror(errno));
                exit(1);
            case 0:               //子进程
                sleep(1);        //子进程睡眠一秒
                printf("I am the child : %d
",getpid());
                exit(0);
            default:            //父进程
                printf("I am the father : %d
",getpid());
                exit(0);
                
        } */
    return 0;
}

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