如何创建多进程程序？（文末福利）
来源：公众号【编程珠玑】
作者：守望先生
网站：https://www.yanbinghu.com
前言
在《对进程和线程的一些总结》已经介绍了进程和线程的区别，但是在C/C++中如何创建进程呢？或者说如何编写多进程的程序呢？
什么时候需要fork进程
一种可能见到的场景是在服务器程序中，一个请求到来后，为了避免服务器阻塞，fork出一个子进程处理请求，父进程仍然继续等待请求到来。但这种方式无疑开销会稍大。
另一种最常见的就是执行一个不同的程序，例如我们在shell终端执行一条命令，实际上就是bash（或者其他）调用fork之后，在执行exec族函数。
fork
一个现有的进程可以通过fork函数来创建一个新的进程，这个进程通常称为子进程。fork函数原型如下：
#include<unistd.h>
pid_t fork(void);
如果调用成功，它将返回两次，子进程返回值是0；父进程返回的是非0正值，表示子进程的进程id；如果调用失败将返回-1，并且置errno变量。
有的朋友可能常常会记不住返回0的时候到底是子进程还是父进程。这里教给大家一个方法。一个进程可以有多个子进程，但是一个子进程同一时刻最多只有一个父进程。子进程可以通过getppid获取父进程的进程id，但是父进程却没法获取，因此需要在fork后就得到子进程的进程id。
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#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(void)
{
pid_t pid;
char testVal[] = {};
FILE *fp = fopen("test.txt","w");
if(NULL == fp)
{
printf("open test.txt failed\n");
return ;
}
if(-1 == (pid = fork()))//等于-1时表明fork出错
{
perror("fork error");
return -1;
}
else if( == pid)//子进程
{
snprintf(testVal,,"I am child，father pid is %d\n",getppid());
fprintf(fp,"%s",testVal);
}
else //父进程
{
snprintf(testVal,,"I am parent,child pid is %d\n",pid);
fprintf(fp,"%s",testVal);
}
printf("fork over,testVal is %s",testVal);
//为了避免马上退出sleep一段时间
sleep();
fclose(fp);
return ;
}
并在同目录下创建一个test.txt文件，运行结果：
fork over,testVal is I am parent,child pid is
fork over,testVal is I am child，father pid is
需要注意的是，不要对父进程先执行还是子进程先执行做任何假设，因为都有可能。所以，可能出现的运行结果并不一样。
fork到底做了什么
fork被调用后，子进程拥有父进程的副本，因此它拥有父进程的数据空间，堆栈等。但是由于fork之后通常会调用exec函数去执行与原进程不想关的程序，因此fork时直接拷贝父进程的副本显得没有必要。为了提高fork的效率，采用了一种写时复制的技术。即fork之后，子进程名义上拥有父进程的副本，但是实际上和父进程共用，只有当父子进程中有一个试图修改这些区域时，才会以页为单位创建一个真正的副本。
所以我们看到前面的示例程序中，父子进程都对testVal进程了修改，但是互不影响。因为它们修改了不同的区域。
子进程继承了父进程哪些属性？
由于子进程是父进程的一个副本，所以父进程有的属性，子进程也都有，这些属性包括
- 打开的文件描述符
- 会话ID
- 根目录
- 资源限制
- 工作目录
- 进程组ID
- 控制终端
- 环境
- …
我们运行前面的示例程序之后，重新打开一个终端，找到打开test.txt文件的进程：
$ lsof test.txt
fork root r REG , test.txt
fork root r REG , test.txt
lsof命令的用法可以参考《如何查看linux中文件打开情况？》
也可以观察进程打开的文件描述符：
$ ls -l /proc//fd
lrwx------ root root Aug : -> /dev/pts/
lrwx------ root root Aug : -> /dev/pts/
lrwx------ root root Aug : -> /dev/pts/
lr-x------ root root Aug : -> /data/workspaces/practices/c/test.txt
为什么这里要特别说明打开的文件描述符呢？试想以下两点：
- 父子进程对同一个文件进行写，将共享文件偏移
- 如果该描述符是一个socket描述符，父进程退出后，子进程仍然打开着，父进程再次启动，将会出现端口被占用的问题。
所以如果父子进程的其中一个使用了fclose关闭了文件描述符，实际上还有另外一个进程打开了test.txt文件。
与前面testVal不同的是，如果父子进程都对文件进行写，并不会产生两个不同的文件，而是会对同一个文件进行写，因此运行后会在同一个文件里出现父子进程写的内容：
$ cat test.txt
I am parent,child pid is
I am child，father pid is
父子进程有哪些不同？
- fork之后的返回值不同，进程ID也不同
- 子进程未处理信号设置为空
- 子进程不继承父进程设置的文件锁
- 一般子进程会执行与父进程不完全一样的代码流程
- …
总结
fork用于创建进程，但是需要注意的是，子进程继承了很多父进程的东西，如果子进程不需要可以进行修改或“丢弃”，例如子进程关闭父进程打开的文件描述符等等。理解了fork的写时复制思想，也就会明白，实际上fork的速度是非常快的。本文总结点如下：
- fork调用一次，返回两次
- 一个进程可以有多个子进程，但同一时刻最多只有一个父进程
- 子进程继承了父进程很多属性
- 父子进程执行的先后顺序不一定
本文仅仅简单介绍了fork，实际上得到子进程之后，还需要对子进程的状态进行“监控”，否则会出现其他意想不到的问题。