fork和vfork的區別

時間 2019-11-26

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原文原文鏈接

參見百度百科API說明：html

fork

頭文件：

#include<unistd.h>app

#include<sys/types.h>函數

函數原型：

pid_t fork( void);spa

（pid_t 是一個宏定義，其實質是int 被定義在#include<sys/types.h>中）.net

返回值：若成功調用一次則返回兩個值，子進程返回0，父進程返回子進程ID；不然，出錯返回-13d

函數說明：

一個現有進程能夠調用fork函數建立一個新進程。由fork建立的新進程被稱爲子進程（child process）。fork函數被調用一次但返回兩次。兩次返回的惟一區別是子進程中返回0值而父進程中返回子進程ID。code

子進程是父進程的副本，它將得到父進程數據空間、堆、棧等資源的副本。注意，子進程持有的是上述存儲空間的「副本」，這意味着父子進程間不共享這些存儲空間。htm

UNIX將複製父進程的地址空間內容給子進程，所以，子進程有了獨立的地址空間。在不一樣的UNIX (Like)系統下，咱們沒法肯定fork以後是子進程先運行仍是父進程先運行，這依賴於系統的實現。因此在移植代碼的時候咱們不該該對此做出任何的假設。blog

爲何fork會返回兩次？

因爲在複製時複製了父進程的堆棧段，因此兩個進程都停留在fork函數中，等待返回。所以fork函數會返回兩次，一次是在父進程中返回，另外一次是在子進程中返回，這兩次的返回值是不同的。過程以下圖進程

調用fork以後，數據、堆棧有兩份，代碼仍然爲一份可是這個代碼段成爲兩個進程的共享代碼段都從fork函數中返回，箭頭表示各自的執行處。當父子進程有一個想要修改數據或者堆棧時，兩個進程真正分裂。

fork函數的特色歸納起來就是「調用一次，返回兩次」，在父進程中調用一次，在父進程和子進程中各返回一次。

fork的另外一個特性是全部由父進程打開的描述符都被複制到子進程中。父、子進程中相同編號的文件描述符在內核中指向同一個file結構體，也就是說，file結構體的引用計數要增長。

vfork

vfork（創建一個新的進程）

相關函數wait，execve

頭文件 #include<unistd.h>

定義函數pid_t vfork(void);

vfork（）會產生一個新的子進程.可是vfork建立的子進程與父進程共享數據段,並且由vfork建立的

子進程將先於父進程運行.fork()的使用詳見百度詞條fork().

vfork()用法與fork()類似.可是也有區別,具體區別歸結爲如下3點:

1. fork():子進程拷貝父進程的數據段，代碼段. vfork():子進程與父進程共享數據段.

2. fork():父子進程的執行次序不肯定.

vfork():保證子進程先運行，在調用exec或exit以前與父進程數據是共享的,在它調用exec

或exit以後父進程纔可能被調度運行。

3. vfork()保證子進程先運行，在她調用exec或exit以後父進程纔可能被調度運行。若是在

調用這兩個函數以前子進程依賴於父進程的進一步動做，則會致使死鎖。

4.當須要改變共享數據段中變量的值，則拷貝父進程。

我的理解:
fork和vfork均可以用來建立子進程.fork建立子進程後,父子進程的數據段和堆棧段分離,會產生複製消耗資源.而在實際的應用中,有時是不須要的.好比子進程建立後就執行exec調用了.這樣就產生了vfork,其產生的子進程和父進程共享數據段. 同時fork建立的子進程和父進程的運行的前後順序是沒有保證的,便可能父進程先運行,也可能子進程先運行.而vfork的特色是保證子進程先運行.只有子進程經過經過exec或者exit退出後,父進程才能運行.但這個特定也決定了,若是子進程依賴父進程的操做的話,就會產生死鎖(即其須要父進程執行，而父進程必須在其完成後才能執行，互相等待)。

使用實例

下面經過幾個例子加以說明：
第一：子進程拷貝父進程的代碼段的例子：

   1: #include<sys/types.h>

   2: #include<unistd.h>

   3: #include<stdio.h>

4:

   5: int main()

   6: {

   7:     pid_t pid;

   8:     pid = fork();

   9: if(pid<0)

  10:         printf("error in fork!\n");

  11: else if(pid == 0)

  12:         printf("I am the child process,ID is %d\n",getpid());

  13: else

  14:         printf("I am the parent process,ID is %d\n",getpid());

  15: return 0;

16:

  17: }

運行結果：

cnt=1
I am the child process,ID is 2164
cnt=1
I am the parent process,ID is 2163

爲何兩條語都會打印呢？這是由於fork（）函數用於從已存在的進程中建立一個新的進
程，新的進程稱爲子進程，而原進程稱爲父進程，fork （）的返回值有兩個，子進程返回0，
父進程返回子進程的進程號，進程號都是非零的正整數，因此父進程返回的值必定大於零，
在pid=fork();語句以前只有父進程在運行，而在pid=fork();以後，父進程和新建立的子進程
都在運行，因此若是pid==0，那麼確定是子進程，若pid ！=0 （事實上確定大於0），那麼是
父進程在運行。而咱們知道fork()函數子進程是拷貝父進程的代碼段的，因此子進程中一樣
有
if(pid<0)
         printf("error in fork!");
     else if(pid==0)
         printf("I am the child process,ID is %d\n",getpid());
     else
         printf("I am the parent process,ID is %d\n",getpid());
}
這麼一段代碼，因此上面這段代碼會被父進程和子進程各執行一次，最終因爲子進程的pid= =0,

而打印出第一句話，父進程的pid>0，而打印出第二句話。因而獲得了上面的運行結果。
再來看一個拷貝數據段的例子：

   1: #include<sys/types.h>

   2: #include<unistd.h>

   3: #include<stdio.h>

4:

   5: int main()

   6: {

   7:     pid_t pid;

   8: int cnt = 0;

   9:     pid = fork();

  10: if(pid<0)

  11:         printf("error in fork!\n");

  12: else if(pid == 0)

  13:     {

  14:         cnt++;

  15:         printf("cnt=%d\n",cnt);

  16:         printf("I am the child process,ID is %d\n",getpid());

  17:     }

  18: else

  19:     {

  20:         cnt++;

  21:         printf("cnt=%d\n",cnt);

  22:         printf("I am the parent process,ID is %d\n",getpid());

  23:     }

  24: return 0;

  25: }

你們覺着打印出的值應該是多少呢？是否是2 呢？先來看下運行結果吧

[root@localhost fork]# ./fork2
cnt=1
I am the child process,ID is 5077
cnt=1
I am the parent process,ID is 5076

爲何不是2 呢？由於咱們一次強調fork （）函數子進程拷貝父進程的數據段代碼段，因此
cnt++;
printf("cnt= %d\n",cnt);

return 0
將被父子進程各執行一次，可是子進程執行時使本身的數據段裏面的（這個數據段是從父進
程那copy 過來的如出一轍）count+1，一樣父進程執行時使本身的數據段裏面的count+1，
他們互不影響，與是便出現瞭如上的結果。

那麼再來看看vfork （）吧。若是將上面程序中的fork （）改爲vfork（），運行結果是什麼
樣子的呢？

cnt=1
I am the child process,ID is 4711
cnt=1
I am the parent process,ID is 4710
段錯誤

原本vfock（）是共享數據段的，結果應該是2，爲何不是預想的2 呢？先看一個知識點：
vfork 和fork 之間的另外一個區別是：vfork 保證子進程先運行，在她調用exec 或exit 之
後父進程纔可能被調度運行。若是在調用這兩個函數以前子進程依賴於父進程的進一步動
做，則會致使死鎖。
這樣上面程序中的fork （）改爲vfork（）後，vfork （）建立子進程並無調用exec 或exit，
因此最終將致使死鎖。
怎麼改呢？看下面程序：

   1: #include<sys/types.h>

   2: #include<unistd.h>

   3: #include<stdio.h>

4:

   5: int main()

   6: {

   7:     pid_t pid;

   8: int cnt = 0;

   9:     pid = vfork();

  10: if(pid<0)

  11:         printf("error in fork!\n");

  12: else if(pid == 0)

  13:     {

  14:         cnt++;

  15:         printf("cnt=%d\n",cnt);

  16:         printf("I am the child process,ID is %d\n",getpid());

  17:        _exit(0);

  18:     }

  19: else

  20:     {

  21:         cnt++;

  22:         printf("cnt=%d\n",cnt);

  23:         printf("I am the parent process,ID is %d\n",getpid());

  24:     }

  25: return 0;

26:

  27: }

若是沒有_exit（0）的話，子進程沒有調用exec 或exit，因此父進程是不可能執行的，在子
進程調用exec 或exit 以後父進程纔可能被調度運行。
因此咱們加上_exit(0);使得子進程退出，父進程執行，這樣else 後的語句就會被父進程執行，
又因在子進程調用exec 或exit以前與父進程數據是共享的,因此子進程退出後把父進程的數
據段count改爲1 了，子進程退出後，父進程又執行，最終就將count變成了2，看下實際
運行結果：