由fork創(chuàng)建的新進(jìn)程被稱為子進(jìn)程（child process）。fork函數(shù)被調(diào)用一次，但返回兩次。子進(jìn)程的返回值是0，而父進(jìn)程的返回值則是新進(jìn)程的進(jìn)程ID。將子進(jìn)程ID返回給父進(jìn)程的理由是：因?yàn)橐粋€(gè)進(jìn)程的子進(jìn)程可以有多個(gè)，并且沒有一個(gè)函數(shù)使一個(gè)進(jìn)程可以獲得其所有子進(jìn)程的進(jìn)程ID。fork使子進(jìn)程得到返回值0的理由是：一個(gè)進(jìn)程只會(huì)有一個(gè)父進(jìn)程，所以子進(jìn)程總是可以調(diào)用getpid以獲得其父進(jìn)程的進(jìn)程ID。
使fork失敗的兩個(gè)主要原因是：系統(tǒng)中已經(jīng)有了太多的進(jìn)程，或者該實(shí)際用戶ID的進(jìn)程總數(shù)超過了系統(tǒng)限制。

fork有下面兩種用法：

（1）一個(gè)父進(jìn)程希望復(fù)制自己，使父、子進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行不同的代碼段。這在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進(jìn)程中是常見的--父進(jìn)程等待客戶端的服務(wù)請(qǐng)求。當(dāng)這種請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，父進(jìn)程調(diào)用fork，使子進(jìn)程處理此請(qǐng)求。父進(jìn)程則繼續(xù)等待下一個(gè)服務(wù)請(qǐng)求到達(dá)。

（2）一個(gè)進(jìn)程要執(zhí)行一個(gè)不同的程序。這對(duì)shell是常見的情況。子進(jìn)程從fork返回后立即調(diào)用exec。

歸結(jié)起來說就是是實(shí)現(xiàn)多線程。C語言多線程實(shí)現(xiàn)需要自己控制來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)比Java要復(fù)雜。

注意：fork確實(shí)創(chuàng)建了一個(gè)子進(jìn)程并完全復(fù)制父進(jìn)程，但是子進(jìn)程是從fork后面那個(gè)指令開始執(zhí)行的。對(duì)于原因也很合乎邏輯，如果子進(jìn)程也從main開頭到尾執(zhí)行所有指令，那么它執(zhí)行到fork指令時(shí)也必定會(huì)創(chuàng)建一個(gè)子子進(jìn)程，子子孫孫無窮盡也，如此下去，這個(gè)小小的程序就可以創(chuàng)建無數(shù)多個(gè)進(jìn)程可以把你的電腦搞癱瘓，所以fork作者肯定不會(huì)這么做。

原來剛剛開始做Linux下面的多進(jìn)程編程的時(shí)候，對(duì)于下面這段代碼感到很奇怪，

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdarg.h>
#include<errno.h>
#define LEN 2
void err_exit(char *fmt,...);
int main(int argc,char *argv[])
{
  pid_t pid;
  int loop;

  for(loop=0;loop<LEN;loop++)
  {
  if((pid=fork()) < 0)
    err_exit("[fork:%d]: ",loop);
  else if(pid == 0)
  {
   printf("Child process\n"); 
  }
  else
  {
    sleep(5);
  }
  }

  return 0;
}

為什么這段程序會(huì)創(chuàng)建3個(gè)子進(jìn)程，而不是兩個(gè)，為什么在第20行后面加上一個(gè)return 0;就創(chuàng)建的又是兩個(gè)子進(jìn)程了？原來一直搞不明白，后來了解了C語言程序的存儲(chǔ)空間布局以及在fork之后父子進(jìn)程是共享正文段(代碼段CS)之后才明白這其中的緣由！具體原理是啥，且容我慢慢道來！

首先得明白一個(gè)東西就是C程序的存儲(chǔ)空間布局，如下圖所示：

當(dāng)一個(gè)C程序執(zhí)行之后，它會(huì)被加載到內(nèi)存之中，它在內(nèi)存中的布局如上圖，分為這么幾個(gè)部分，環(huán)境變量和命令行參數(shù)、棧、堆、數(shù)據(jù)段（初始化和未初始化的）、正文段，下面挨個(gè)來說明這幾段分別代表了什么：

環(huán)境變量和命令行參數(shù)：這些指的就是Unix系統(tǒng)上的環(huán)境變量(比如$PATH)和傳給main函數(shù)的參數(shù)(argv指針?biāo)赶虻膬?nèi)容)。

數(shù)據(jù)段：這個(gè)是指在C程序中定義的全局變量，如果沒有初始化，那么就存放在未初始化的數(shù)據(jù)段中，程序運(yùn)行時(shí)統(tǒng)一由exec賦值為0。否則就存放在初始化的數(shù)據(jù)段中，程序運(yùn)行時(shí)由exec統(tǒng)一從程序文件中讀取。（了解匯編的朋友們想必知道匯編語言中的數(shù)據(jù)段DS，這和匯編中的數(shù)據(jù)段其實(shí)是一個(gè)東西）。

堆：這一部分主要用來動(dòng)態(tài)分配空間。比如在C語言中用malloc申請(qǐng)的空間就是在這個(gè)區(qū)域申請(qǐng)的。

正文段：C語言代碼并不是直接執(zhí)行的，而是被編譯成了機(jī)器指令才能夠在電腦上執(zhí)行，最終生成的機(jī)器指令就是存放在這個(gè)區(qū)域（匯編中的代碼段CS指的就是這片區(qū)域）。

棧：個(gè)人感覺這是C程序內(nèi)存布局最關(guān)鍵的部分了。這個(gè)部分主要用來做函數(shù)調(diào)用。具體而言怎么說呢，程序剛開始棧中只有main這一個(gè)函數(shù)的內(nèi)容（即main的棧幀），如果main函數(shù)要調(diào)用func函數(shù)，那么func函數(shù)的返回地址(main函數(shù)的地址)，func函數(shù)的參數(shù)，func函數(shù)中定義的局部變量，還有func函數(shù)的返回值等等這些都會(huì)被壓入棧中，這時(shí)棧中就多了func函數(shù)的內(nèi)容（func的棧幀）。然后func函數(shù)運(yùn)行完了之后再來彈棧，把它原來壓的內(nèi)容去掉（即清除掉func棧幀），此時(shí)棧中又只剩下了main的棧幀。（這片區(qū)域就是匯編中的棧段SS）

OK，這就是C程序的存儲(chǔ)器布局。這里我聯(lián)想到另外一點(diǎn)，就是全局變量和靜態(tài)變量是存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)段中的，而局部變量是存儲(chǔ)在棧中的，棧中數(shù)據(jù)在函數(shù)調(diào)用完之后一彈棧就沒了，這就是為什么全局變量的生存周期比局部變量的生存周期要長(zhǎng)的原因。

了解了C程序在存儲(chǔ)器的布局之后，我們?cè)賮砹私鈌ork的內(nèi)存復(fù)制機(jī)制，關(guān)于這個(gè)，我們只需要了解一句話就夠了，“子進(jìn)程復(fù)制父進(jìn)程的數(shù)據(jù)空間(數(shù)據(jù)段)、棧和堆，父、子進(jìn)程共享正文段?！币簿褪钦f，對(duì)于程序中的數(shù)據(jù)，子進(jìn)程要復(fù)制一份，但是對(duì)于指令，子進(jìn)程并不復(fù)制而是和父進(jìn)程共享。具體來看下面這段代碼（這是我在上面那段代碼上稍微添加了一點(diǎn)東西）：

/* 這個(gè)程序會(huì)創(chuàng)建3個(gè)子進(jìn)程，理解這句話，父子進(jìn)程復(fù)制數(shù)據(jù)段、棧、堆，共享正文段
 *
 */
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdarg.h>
#include<errno.h>
#define BUFSIZE 512
#define LEN 2
void err_exit(char *fmt,...);
int main(int argc,char *argv[])
{
  pid_t pid;
  int loop;

  for(loop=0;loop<LEN;loop++)
  {
  printf("Now is No.%d loop:\n",loop);

  if((pid=fork()) < 0)
    err_exit("[fork:%d]: ",loop);
  else if(pid == 0)
  {
   printf("[Child process]P:%d C:%d\n",getpid(),getppid()); 
  }
  else
  {
    sleep(5);
  }
  }

  return 0;
}

為什么上面那段代碼會(huì)創(chuàng)建三個(gè)子進(jìn)程？我們來具體分析一下它的執(zhí)行過程：

首先父進(jìn)程執(zhí)行循環(huán)，通過fork創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程，然后sleep5秒。

再來看父進(jìn)程創(chuàng)建的這個(gè)子進(jìn)程，這里我們記為子進(jìn)程1.子進(jìn)程1完全復(fù)制了這個(gè)父進(jìn)程的數(shù)據(jù)部分，但是需要注意的是它的正文段是和父進(jìn)程共享的。也就是說，子進(jìn)程1開始執(zhí)行代碼的部分并不是從main的 { 開始執(zhí)行的，而是主函數(shù)執(zhí)行到哪里了，它就接著執(zhí)行，具體而言就是它會(huì)執(zhí)行fork后面的代碼。所以子進(jìn)程1首先會(huì)打印出它的ID和它的父進(jìn)程的ID。然后繼續(xù)第二遍循環(huán)，然后這個(gè)子進(jìn)程1再來創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程，我們記為子進(jìn)程11，子進(jìn)程1開始sleep。

子進(jìn)程11接著子進(jìn)程1執(zhí)行的代碼開始執(zhí)行(即fork后面)，它也是打印出它的ID和父進(jìn)程ID（子進(jìn)程1），然后此時(shí)loop的值再加1就等于2了，所以子進(jìn)程2直接就返回了。

那個(gè)子進(jìn)程1sleep完了之后也是loop的值加1之后變成了2，所以子進(jìn)程1也返回了！

然后我們?cè)俜祷厝タ锤高M(jìn)程，它僅僅循環(huán)了一次，sleep完之后再來進(jìn)行第二次循環(huán)，這次又創(chuàng)建了一個(gè)子進(jìn)程我們記為子進(jìn)程2。然后父進(jìn)程開始sleep，sleep完了之后也結(jié)束了。

那么那個(gè)子進(jìn)程2怎么樣了呢？它從fork后開始執(zhí)行，此時(shí)loop等于1，它打印完它的ID和父進(jìn)程ID之后，就結(jié)束循環(huán)了，整個(gè)子進(jìn)程2就直接結(jié)束了！

這就是上面那段代碼的運(yùn)行流程，進(jìn)程間的關(guān)系如下圖所示：

上圖中那個(gè)loop=%d就是當(dāng)這個(gè)進(jìn)程開始執(zhí)行的時(shí)候loop的值。上面那段代碼的運(yùn)行結(jié)果如下圖：

這里這個(gè)3498進(jìn)程就是我們的主進(jìn)程，3499就是子進(jìn)程1，3500就是子進(jìn)程11，3501就是子進(jìn)程2。

最后，我們?cè)賮砘卮鹨幌挛覀冮_始的時(shí)候提出的那個(gè)問題，為什么在子進(jìn)程的處理部分“ if(pid == 0) ”最后加一個(gè)return 0，就會(huì)創(chuàng)建兩個(gè)子進(jìn)程了，就是因?yàn)樽舆M(jìn)程1運(yùn)行到這里直接就結(jié)束了，不再進(jìn)行第二遍循環(huán)了，所以就不會(huì)再去創(chuàng)建那個(gè)子進(jìn)程11了，所以最后一共就是創(chuàng)建了兩個(gè)子進(jìn)程??！