??在Linux 內核中，無時無刻不維護著行程，從行程的創建到行程銷毀，每一個環境都有著復雜的細節，本篇介紹Linux 內核如何創建行程，深入理解 fork 函式以及子行程的創建，對理解多行程開發也至關重要，
- fork() 函式
- fork() 示例
- 父子行程的虛擬地址空間
fork() 函式
??首先來看下fork() 函式，其作用是創建子行程，頭檔案與函式原型如下
#include <unistd.h>
// 引數 ： void
// 回傳值： pid_t 創建的子行程ID
pid_t fork(void);
??回傳值：fork() 回傳值會回傳兩次，分別在父行程和子行程中回傳，
- 在父行程中回傳子行程的ID，在子行程中回傳0，所以可以通過
fork的回傳值來區分父行程與子行程， - 在父行程中回傳
-1，表示創建子行程失敗，并設定errorno，如下面兩種情況導致創建失敗：
- 當前系統的行程數已經達到了系統規定的上限，這時
errno的值被設定為EAGAIN - 系統記憶體不足，這時
errno的值被設定為ENOMEM
fork() 示例
下面創建一個子行程，來說明父行程與子行程的執行順序，
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(){
// 創建行程
pid_t pid = fork();
// 判斷當前行程是父行程 還是子行程
if (pid > 0){ // 行程號 > 0，即為子行程的行程號，當前為父行程
printf("pid: %d\n", pid);
printf("I am parent process, pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
}
else if (pid == 0){ // 行程號 == 0，表示當前為子行程
printf("I am child process, pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
}
for (int i = 0; i < 5; i++){
printf("pid: %d, i : %d\n", getpid(), i);
sleep(1);
}
return 0;
}
??編譯執行，可以看到，子行程創建成功，兩個行程同時執行，父行程ID 為412552，子行程ID為512553，由于sleep() 函式，使得函式阻塞，所以父行程與子行程交替執行，
父子行程的虛擬地址空間
??通過 fork函式創建行程后，可以通過回傳值判斷是父行程還是子行程，對于父行程與子行程如何執行，下面介紹fork函式呼叫后，父子行程如何執行，在行程中虛擬地址空間中如何體現，
??
??首先，我們先看一下上述示例的執行順序，父行程執行執行fork后，回傳子行程ID，pid 大于0，所以輸出 if(pid>0) 的內容，
??子行程在創建成功后，在子行程中回傳 0，從當前位置開始執行，所以 pid=0 會輸出 else 陳述句，
?
??對于虛擬空間地址來說，子行程會拷貝父行程的虛擬地址空間，所以，fork后子行程的用戶區與父行程的用戶區相同，也會拷貝內核區內容，僅僅是行程的 pid不同，
??對于父行程中的堆疊空間的變數，也會原封不動的拷貝至子行程的堆疊空間中，但這兩個變數互不影響，父行程改變變數不會影響子行程變數，看如下程式展示父子行程中堆疊空間變數的使用，
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(){
// 創建行程
pid_t pid = fork();
// 區域變數
int num = 10;
// 判斷當前行程是父行程 還是子行程
if (pid > 0){ // 行程號 > 0，即為子行程的行程號，當前為父行程
printf("I am parent process, pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
printf("parent process num : %d\n", num);
num += 10;
printf("parent process num + 10 : %d\n", num);
}
else if (pid == 0){ // 行程號 == 0，表示當前為子行程
printf("I am child process, pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
printf("child process num : %d\n", num);
num += 100;
printf("child process num + 100 : %d\n", num);
}
return 0;
}
編譯執行，可以看到，父行程中的區域變數num 與子行程的區域變數互不影響，
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讀時共享，寫時拷貝技術
??實際上，準確的來說，Linux的fork 是通過 寫時拷貝 (copy-on-write)實作，寫時拷貝是一種可以推遲甚至不用避免拷貝的技術，更具體來講，在執行fork陳述句后，內核并不復制父行程的整個地址空間，而是父子行程共享父行程的地址空間（此時父子行程對于地址空間是只讀指令），在父行程或者子行程進行寫指令時，子行程才會復制一份地址空間，從而使得父子行程擁有自己的虛擬地址空間，在自己的地址空間進行寫操作，也就是說，資源的復制是在需要寫入時才會進行，在此之前，只會以只讀方式進行共享，
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??對于檔案資源，fork之后的父子行程共享檔案，fork之后的父行程與子行程的檔案描述符表指向相同的檔案表，參考計數增加，共享檔案偏移指標，
??fork函式就介紹到這里了，本篇介紹了創建子行程的程序，理解父子行程間虛擬地址空間的共享與復制，在多執行緒開發中，可以輕松分析父子行程的執行順序與記憶體共享，
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標籤：C++
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