2024年4月1日发(作者：)

创建新进程：fork函数

函数干什么？

#include

#include

pid_t fork(void);

‘fork()’函数用于从已存在进程中创建一个新进程。新进程称为子进程，而原进程称为父

进程。你可以通过检查'fork()’函数的返回值知道哪个是父进程，哪个是子进程。父进程

得到的返回值是子进程的进程号，而子进程则返回0。以下这个范例程序说明它的基本功能：

pid_t pid;

switch (pid = fork())

{

case -1:

/* 这里pid为-1，fork函数失败 */

/* 一些可能的原因是 */

/* 进程数或虚拟内存用尽 */

perror("The fork failed!");

break;

case 0:

/* pid为0，子进程 */

/* 这里，我们是孩子，要做什么？ */

/* ... */

/* 但是做完后, 我们需要做类似下面： */

_exit(0);

default:

/* pid大于0，为父进程得到的子进程号 */

printf("Child's pid is %dn",pid);

}

当然，有人可以用‘if() ... else ...’语句取代‘switch()’语句，但是上面的形式是一个

有用的惯用方法。

知道子进程自父进程继承什么或未继承什么将有助于我们。下面这个名单会因为不同Unix

的实现而发生变化，所以或许准确性有了水份。请注意子进程得到的是这些东西的 *拷贝*，

不是它们本身。

由子进程自父进程继承到：

* 进程的资格(真实(real)/有效(effective)/已保存(saved) 用户号(UIDs)和组号(GIDs))

* 环境(environment)

* 堆栈

* 内存

* 打开文件的描述符(注意对应的文件的位置由父子进程共享，这会引起含糊情况)

* 执行时关闭(close-on-exec) 标志 (译者注：close-on-exec标志可通过fnctl()对文件

描述符设置，POSIX.1要求所有目录流都必须在exec函数调用时关闭。更详细说明，参

见<> W. R. Stevens, 1993, 尤晋元等译(以下简称<<高级编

程>>), 3.13节和8.9节)

* 信号(signal)控制设定

* nice值 (译者注：nice值由nice函数设定，该值表示进程的优先级，数值越小，优先级

越高)

* 进程调度类别(scheduler class) (译者注：进程调度类别指进程在系统中被调度时所属的

类别，不同类别有不同优先级，根据进程调度类别和nice值，进程调度程序可计算出每个

进程的全局优先级(Global process prority)，优先级高的进程优先执行)

* 进程组号

* 对话期ID(Session ID) (译者注：译文取自<<高级编程>>，指：进程所属的对话期

(session)ID， 一个对话期包括一个或多个进程组， 更详细说明参见<<高级编程>>9.5

节)

* 当前工作目录

* 根目录 (译者注：根目录不一定是“/”，它可由chroot函数改变)

* 文件方式创建屏蔽字(file mode creation mask (umask)) (译者注：译文取自<<高级

编程>>，指：创建新文件的缺省屏蔽字)

* 资源限制

* 控制终端

子进程所独有：

* 进程号

* 不同的父进程号(译者注：即子进程的父进程号与父进程的父进程号不同，父进程号可由

getppid函数得到)

* 自己的文件描述符和目录流的拷贝(译者注：目录流由opendir函数创建，因其为顺序读

取，顾称“目录流”)

* 子进程不继承父进程的进程，正文(text)，数据和其它锁定内存(memory locks)

(译者注：锁定内存指被锁定的虚拟内存页，锁定后，不允许内核将其在必要时换出(page

out)，详细说明参见<> 2.2版，1999, 3.4.2

节)

* 在tms结构中的系统时间(译者注：tms结构可由times函数获得，它保存四个数据用

于记录进程使用中央处理器(CPU：Central Processing Unit)的时间，包括：用户时间，

系统时间，用户各子进程合计时间，系统各子进程合计时间)

* 资源使用(resource utilizations)设定为0

* 阻塞信号集初始化为空集(译者注：原文此处不明确，译文根据fork函数手册页稍做修改)

* 不继承由timer_create函数创建的计时器

* 不继承异步输入和输出

2. fork函数 与 vfork函数的区别在哪里里？

有些系统有一个系统调用‘vfork()’，它最初被设计成‘fork()’的较少额外支出

(lower-overhead)版本。因为‘fork()’包括拷贝整个进程的地址空间，所以非常“昂贵”，

这个‘vfork()’函数因此被引入。(在3.0BSD中)(译者注：BSD：Berkeley Software

Distribution)

但是，自从‘vfork()’被引入，‘fork()’的实现方法得到了很大改善，最值得注意的是“写

操作时拷贝”(copy-on-write)的引入，它是通过允许父子进程可访问相同物理内存从而伪

装(fake)了对进程地址空间的真实拷贝，直到有进程改变内存中数据时才拷贝。这个提高很

大程度上抹杀了需要‘vfork()’的理由；事实上，一大部份系统完全丧失了‘vfork()’的

原始功能。但为了兼容，它们仍然提供‘vfork()’函数调用，但它只是简单地调用‘fork()’，

而不试图模拟所有‘vfork()’的语义(semantics， 译文取自<<高级编程>>，指定义的

内容和做法)。

结论是，试图使用任何‘fork()’和‘vfork()’的不同点是*很*不明智的。事实上，可能

使用‘vfork()’根本就是不明智的，除非你确切知道你想干什么。

两者的基本区别在于当使用‘vfork()’创建新进程时，父进程将被暂时阻塞，而子进程则

可以借用父进程的地址空间。这个奇特状态将持续直到子进程要么退出，要么调用

‘execve()’，至此父进程才继续执行。

这意味着一个由‘vfork()’创建的子进程必须小心以免出乎意料地改变父进程的变量。特

别的，子进程必须不从包含‘vfork()’调用的函数返回，而且必须不调用‘exit()’(如果

它需要退出，它需要使用‘_exit()’；事实上，对于使用正常‘fork()’创建的子进程这也

是正确的)

3. 为何在一个fork的子进程分支中使用_exit函数而不使用exit函数

‘exit()’与‘_exit()’有不少区别在使用‘fork()’，特别是‘vfork()’时变得很突出。

‘exit()’与‘_exit()’的基本区别在于前一个调用实施与调用库里用户状态结构

(user-mode constructs)有关的清除工作(clean-up)，而且调用用户自定义的清除程序

(译者注：自定义清除程序由atexit函数定义，可定义多次，并以倒序执行)，相对应，后

一个函数只为进程实施内核清除工作。

在由‘fork()’创建的子进程分支里，正常情况下使用‘exit()’是不正确的，这是因为使

用它会导致标准输入输出(译者注：stdio: Standard Input Output)的缓冲区被清空两次，

而且临时文件被出乎意料的删除(译者注：临时文件由tmpfile函数创建在系统临时目录下，

文件名由系统随机生成)。在C++程序中情况会更糟，因为静态目标(static objects)的析

构函数(destructors)可以被错误地执行。(还有一些特殊情况，比如守护程序，它们的*父

进程*需要调用‘_exit()’而不是子进程；适用于绝大多数情况的基本规则是，‘exit()’在

每一次进入‘main’函数后只调用一次。)

在由‘vfork()’创建的子进程分支里，‘exit()’的使用将更加危险，因为它将影响父进程

的状态。