fork详解，相关问题说明

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

main ()
{
        pid_t pid;
        pid=fork();

        if (pid < 0)
                printf("error in fork!");
        else if (pid == 0)
                printf("i am the child process, my process id is %d\n",getpid());
        else
                printf("i am the parent process, my process id is %d\n",getpid());
}

要搞清楚fork的执行过程，就必须先讲清楚操作系统中的“进程(process)”概念。一个进程，主要包含三个元素：

o. 一个可以执行的程序；
o. 和该进程相关联的全部数据（包括变量，内存空间，缓冲区等等）；
o. 程序的执行上下文（execution context）。

不妨简单理解为，一个进程表示的，就是一个可执行程序的一次执行过程中的一个状态。操作系统对进程的管理，典型的情况，是通过进程表完成的。进程表中的每 一个表项，记录的是当前操作系统中一个进程的情况。对于单 CPU的情况而言，每一特定时刻只有一个进程占用 CPU，但是系统中可能同时存在多个活动的（等待执行或继续执行的）进程。

一个称为“程序计数器（program counter, pc）”的寄存器，指出当前占用 CPU的进程要执行的下一条指令的位置。

当分给某个进程的 CPU时间已经用完，操作系统将该进程相关的寄存器的值，保存到该进程在进程表中对应的表项里面；把将要接替这个进程占用 CPU的那个进程的上下文，从进程表中读出，并更新相应的寄存器（这个过程称为“上下文交换(process context switch)”，实际的上下文交换需要涉及到更多的数据，那和fork无关，不再多说，主要要记住程序寄存器pc指出程序当前已经执行到哪里，是进程上 下文的重要内容，换出 CPU的进程要保存这个寄存器的值，换入CPU的进程，也要根据进程表中保存的本进程执行上下文信息，更新这个寄存器）。

好了，有这些概念打底，可以说fork了。当你的程序执行到下面的语句：
pid=fork();
操作系统创建一个新的进程（子进程），并且在进程表中相应为它建立一个新的表项。新进程和原有进程的可执行程序是同一个程序；上下文和数据，绝大部分就是 原进程（父进程）的拷贝，但它们是两个相互独立的进程！此时程序寄存器pc，在父、子进程的上下文中都声称，这个进程目前执行到fork调用即将返回（此 时子进程不占有CPU，子进程的pc不是真正保存在寄存器中，而是作为进程上下文保存在进程表中的对应表项内）。问题是怎么返回，在父子进程中就分道扬 镳。

父进程继续执行，操作系统对fork的实现，使这个调用在父进程中返回刚刚创建的子进程的pid（一个正整数），所以下面的if语句中pid<0, pid==0的两个分支都不会执行。所以输出i am the parent process...

子进程在之后的某个时候得到调度，它的上下文被换入，占据 CPU，操作系统对fork的实现，使得子进程中fork调用返回0。所以在这个进程（注意这不是父进程了哦，虽然是同一个程序，但是这是同一个程序的另 外一次执行，在操作系统中这次执行是由另外一个进程表示的，从执行的角度说和父进程相互独立）中pid=0。这个进程继续执行的过程中，if语句中 pid<0不满足，但是pid==0是true。所以输出i am the child process...

我想你比较困惑的就是，为什么看上去程序中互斥的两个分支都被执行了。在一个程序的一次执行中，这当然是不可能的；但是你看到的两行输出是来自两个进程，这两个进程来自同一个程序的两次执行。

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在知道上面看到如下疑问:

#include
#include
#include
#include
#include
int main(void)
{
pid_t child1,child2,pid;
child1=fork();
child2=fork();
if(child1<0)
    {
      perror("fork child1 error!\n");
      exit(1);
    }
else if(child1==0)
   if(execlp("/bin/ls","ls","-l",NULL)<0)  //Can't show only one ls with -l!!
      {
         perror("exec error\n");
         exit(1);
      }
    else printf("exec succeed!\n");
else {;}

//备注语句 修改的地方
if(child2<0)
    {
       perror("fork child2 error!\n");
       exit(1);
    }
else if(child2==0)
    {
       sleep(5);
       exit(0);
    }
else {
       while((pid=waitpid(child2,NULL,WNOHANG))<=0)
         if(pid<0)
           {
             perror("waitpid error\n");
             exit(1);
           }
       printf("waitpid succeed!\npid is %d\n",pid);
       exit(0);
     }
}//为什么运行时屏幕上会打印两次ls -l

问题就是为什么红色标的语句会被执行两次?按说,父进程产生了两个子进程,只有第一个子进程才会执行execlp("/bin/ls","ls","-l",NULL),可实际运行的时候"ls -l"却会执行两次,其原因在什么地方呢?

其实问题的关键在这里:

child1=fork();
child2=fork();
从 这里可以看出,由父进程产生的第一个子进程,然后它会从child2=fork();这一句开始执行,立即再产生一个新的进程,为了区别我们称之为孙进 程,由于在子进程中child1的值为0,所以由子进程产生的孙进程中child1的值仍为0,到这里你就应该明白了吧?第一个子进程和其产生的孙进程执 行相同的代码,换句话说execlp("/bin/ls","ls","-l",NULL)会在两个进程中分别执行.这就是问题产生的根本原因.

导致问题的原因我们已经找出来了,那么具体应该怎样解决呢?很简单,将child2=fork();这一语句放到//备注语句这个位置,也就是if(child2<0)的前面就可以啦.

至于为什么可以这样解决问题,呵呵,自己好好想想吧