现阶段我们知道进程创建有如下两种方式，其实包括在以后的学习中这两种方式也是最常见的：
- 命令行启动命令 (程序、指令等)
- 通过程序自身
fork()后产生的子进程
Ⅰ. 重温fork函数
一、fork()的概念
在 linux 中 fork函数 是非常重要的系统函数，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程。之前我们通过查 man 手册，知道了运用 fork() 函数，并且调用它需要包含头文件** **<unistd.h>。
如下是函数的声明和返回值：
#include <unistd.h>
pid_t fork(void); // 返回值：子进程中返回0，父进程返回子进程id，出错返回-1 但是之前我们一直有个问题没有解决，那么就是**为什么一个函数一个返回两个值？**有了之前的进程概念的知识，这里我们就可以来解释一下这个现象了！
二、如何理解fork()有两个返回值
父进程 fork 时，子进程是以父进程为模板，简单地说就是子进程的大部分属性和属性值是拷贝父进程的，而小部分是指子进程的调度时间要重置、子进程的 pid、ppid 以及兄弟的要重置。其中上面的 PCB、地址空间、页表都在内核里由操作系统维护的，这也就意味着我们只需要调用操作系统提供的接口 fork，而具体工作细节由操作系统完成。
那其中为什么 fork() 给父进程返回 子进程的pid，给子进程返回 0 呢？？？因为我们知道父进程和子进程的关系就是一对多的关系，每个子进程只能有一个孩子，而每个父进程可以有多个子进程，这个返回值的意义就是为了标识它们的关系！
我们还要知道 fork() 函数是在用户空间中被我们调用的，但是其实现是在内核空间中由操作系统实现的！
fork() 的实现思路，大致如下：
1、给子进程分配新的内存块和内核数据结构（PCB、进程地址空间、页表等，并构建对应的映射关系）；
2、将父进程的部分数据结构内容拷贝至父进程；
3、把子进程添加到系统进程列表中；
4、fork返回，调度器开始调度。
从上图我们知道既然在 fork 函数 return 之前，就已经有了父子两个进程，父子两个执行流分别执行，所以会给父进程返回子进程的PID，给子进程返回0，失败则返回-1。
让我们看看下面的代码程序：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
pid_t pid;
printf("Before: pid is %d\n", getpid());
if((pid = fork()) == -1) // 判断是否返回的是失败值
{
perror("fork()");
exit(1);
}
printf("After:pid is %d, fork return %d\n", getpid(), pid);
sleep(1);
return 0;
}
调用结果：
[liren@VM-8-2-centos process]$ ./mypro
Before: pid is 20052
After:pid is 20052, fork return 20053
After:pid is 20053, fork return 0 从上述结果可以看到原来只有父进程一个也就是 20052，但是 fork 之后又产生了子进程 20053！
🔴 注意，fork 之后，谁先执行完全由调度器决定。
调度器是CPU中央处理器的管理员，主要负责完成做两件事情：
选择某些就绪进程来执行
打断某些执行的进程让它们变为就绪状态。
利用 fork 返回值的这个特性，我们可以用变量 id 接收返回值，根据 fork 返回值不同让父子进程执行不同的代码，这个我们之前也讲过啦，简单过一下就好！
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int grobal_val = 100;
int main()
{
pid_t id = fork();
if(id == 0)
{
printf("子进程:pid = %d,ppid = %d | grobal_val = %d, &grobal_val = %p\n",getpid(), getppid(), grobal_val, &grobal_val);
}
else if(id > 0)
{
printf("父进程:pid = %d,ppid = %d | grobal_val = %d, &grobal_val = %p\n", getpid(), getppid(), grobal_val, &grobal_val);
sleep(1);
}
else
{
printf("fork error\n");
return 1;
}
return 0;
}
调用结果：
[liren@VM-8-2-centos process]$ ./mypro
父进程:pid = 18199,ppid = 16903 | grobal_val = 100, &grobal_val = 0x60105c
子进程:pid = 18200,ppid = 18199 | grobal_val = 100, &grobal_val = 0x60105cⅡ.fork的常规用法
- 一个父进程希望复制自己，使得父子进程同时执行不同的代码段。例如，父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。
- 让一个进程执行一个不同的程序。例如子进程从
fork返回后，调用exec函数。（这个会在进程替换中学习）
Ⅲ. fork调用失败的原因
fork 是操作系统级别的接口，所以失败的原因一定是系统级别的原因。
- 系统中已经存在太多的进程了。
- 实际用户创建的进程超过了限制。
这段代码是测试你的用户能跑好多个进程，但是不建议跑。因为跑了之后就会影响 bash，会导致系统出错！代码如下：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int cnt = 0;
while(1)
{
int ret = fork();
if(ret < 0)
{
printf("fork error!, cnt: %d\n", cnt);
break;
}
else if(ret == 0)
{
// 子进程不断循环
while(1)
{
printf("子进程:pid = %d,ppid = %d\n",getpid(), getppid());
sleep(1);
}
}
// 父进程不断循环不断产生子进程
cnt++;
}
return 0;
}
调用结果：
子进程:pid = 1706,ppid = 27353
子进程:pid = 32351,ppid = 27353
子进程:pid = 32348,ppid = 27353
子进程:pid = 32347,ppid = 27353
子进程:pid = 32331,ppid = 27353
............
^C
[liren@VM-8-2-centos process]$ 解决方法：
-
用命令
kill -9 -1将进程全部杀死 -
重新增加一个用户使用
Ⅳ. 写时拷贝
当父子代码只读时，父子的代码和数据是共享的。但是任意一方试图写入时，便以写时拷贝的方式各自一份副本。
写时拷贝是一种机制或者策略，好比打仗时的敌退我打，敌进我撤，它根据实时情况来完成既定规则。同理写时拷贝是根据父和子谁先写入的实时情况来完成拷贝的，它是一种延时操作的策略。
具体步骤其实我们在讲进程地址空间的时候已经讲过了，细节见下图:
这里要强调的是这里的写时拷贝是针对数据的写时拷贝，这里留一个疑问 ~~ 代码会发生类似的写时拷贝的问题吗？答案是会的，后面我们讲进程程序替换时候会讲到！
为什么存在写时拷贝❓❓❓
- 写时拷贝是为了保证父子进程的独立性。
- 节省内存和系统资源，提高
fork的效率，减少fork失败的概率。
父子进程创建时，所有数据直接各自拷贝一份不行吗 ？？？很明显，不使用写时拷贝也可以保证父子进程的独立性，为啥还要费劲使用写时拷贝。其根本原因是：
- 所有的数据，父进程和子进程并不是都必须写入数据，有可能它们仅仅需要读取，而此时的各自拷贝是没有意义的，而且会浪费内存和系统资源。
fork时，创建数据结构，如果还要将数据拷贝一份，那么fork的效率一定会降低。fork本质就是向系统申请更多的内存资源，资源申请多了，fork有可能就会失败。