Linux 的父进程和子进程的执行情况（附有案例代码）_linux进程的创建父进程创建子进程程序的执行顺序有什么特征

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该文章主要是针对面试做大致的了解，通俗易懂！！！

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一、父进程、子进程的定义

1、父进程

指已创建一个或多个子进程的进程。在Linux里，除了进程0以外的所有进程都是由其他进程使用系统调用fork()函数创建的，这里调用fork()函数创建新进程的进程即为父进程，而相对应的为其创建出的进程则为子进程，因而除了进程0以外的进程都只有一个父进程，但一个进程可以有多个子进程。

2、子进程

指的是由另一进程（对应称之为父进程）所创建的进程。子进程继承了对应的父进程的大部分属性，如文件描述符。在Unix中，子进程通常为系统调用fork()函数的产物。在此情况下，子进程一开始就是父进程的副本，而在这之后，根据具体需要，子进程可以借助exec调用来链式加载另一程序。

二、创建子进程

1、创建子进程 fork 函数 

// 创建子进程
pid_t pid = fork();
 
返回值：
    fork()的返回值会返回两次。一次是在父进程中，一次是在子进程中。
    在父进程中返回创建的子进程的ID,
    在子进程中返回0
    如何区分父进程和子进程：通过fork的返回值。
    在父进程中返回-1，表示创建子进程失败，并且设置errno
父子进程之间的关系：
    1.fork()函数的返回值不同
        父进程中:返回值 >0 返回的子进程的ID
        子进程中:返回值 =0
    2.pcb中的一些数据
        当前的进程的id pid

2、虚拟地址空间使用情况

(1)当调用fork()函数时会复制一份父进程的虚拟地址空间 ，即子进程的用户数据和父进程一样，内核区也会被拷贝过来，但是pid会略有不同；

(2)假设当前父进程pid=10086，子进程pid=10089；父进程（pid=10086）、子进程（pid=10089）内核区的pid是各自的进程id，而父进程栈空间的pid=10089（pid是子进程的id号），子进程栈空间的pid=0；

3、举例说明 

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
 
int main() {
    
    int num = 10;
 
    // 创建子进程
    pid_t pid = fork();
 
    // 判断是父进程还是子进程
    if(pid > 0) {
        // printf("pid : %d\n", pid);
        // 如果大于0，返回的是创建的子进程的进程号，当前是父进程
        printf("i am parent process, pid : %d, ppid : %d\n", getpid(), getppid());
 
        printf("parent num : %d\n", num);
        num += 10;
        printf("parent num += 10 : %d\n", num);
 
 
    } else if(pid == 0) {
        // 当前是子进程
        printf("i am child process, pid : %d, ppid : %d\n", getpid(),getppid());
       
        printf("child num : %d\n", num);
        num += 100;
        printf("child num += 100 : %d\n", num);
    }
 
    // for循环
    for(int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("i : %d , pid : %d\n", i , getpid());
        sleep(1);
    }
 
    return 0;
}

说明：在执行 fork() 函数时，父进程的虚拟地址空间会被拷贝一份(pid会略有不同)，而代码是在用户区的代码段(.text)，所以父进程的代码也会被完整拷贝一份；虽然代码完全一样，但是父进程和子进程在执行代码时也会有所区别，父子进程都只能执行各自的部分；

1、父进程执行代码部分

说明：父进程只执行红色方框内的代码； 

2、子进程执行代码部分

 说明：子进程只会执行方框内的代码；

3、总结

（1）父、子进程代码执行情况

准确来说，Linux 的 fork() 使用是通过写时拷贝 (copy- on-write) 实现。写时拷贝是一种可以推迟甚

至避免拷贝数据的技术。内核此时并不复制整个进程的地址空间，而是让父子进程共享同一个地址

空间。只用在需要写入的时候才会复制地址空间，从而使各个进行拥有各自的地址空间。

也就是说，资源的复制是在需要写入的时候才会进行，在此之前，只有以只读方式共享。

注意：fork之后父子进程共享文件，fork产生的子进程与父进程相同的文件文件描述符指向相同的

文件表，引用计数增加，共享文件偏移指针。

读时共享，写时拷贝；可以降低内存消耗、减少复制所使用的时间！

解释：

（1）读时共享：这个容易理解，即不涉及写操作时，子进程并不会复制父进程的地址空间，而是和父进程共享一块地址空间；

（2）写时拷贝：拿上述代码案例来说，父进程执行部分和子进程执行部分都会对变量num进行操作，但是父进程和子进程对变量num的操作是独立的、互不相干的，此时便需要子进程复制父进程的地址空间，然后父、子进程在各自空间中对变量num进行操作；

（2）代码执行结果

说明：由代码执行结果可以验证读时共享，写时拷贝；此外，父进程和子进程在执行的过程中是交替执行的，执行的先后顺序是不确定的，当一方的时间片执行结束后，便会执行另一方。