fork系统调用，孤儿进程

Linux下著名的fork系统调用，它用来创建子进程，它没有入参！

// fork - create a child process
// man 2 fork
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);

fork的一个奇妙之处是，它仅仅被调用一次，却能够返回两次，可能有三种不同的返回值：

fork创建子进程，是通过duplicating the calling process的方式，在fork的时刻，父进程和子进程的memory space内容相同，但父子进程确又是不同的两个进程。fork采用copy-on-write pages的方式，memory只有在write的时候，才会copy到不同的地址，以便将两个进程区别开来。fork创建了一个与自身完全一样的进程，fork执行成功后，两个拥有相同代码的进程在fork调用之后开始分叉。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>


#define _PEXIT \
    do {\
        char ebuf[64] = {0};\
        sprintf(ebuf, "%s: %d", __FILE__, __LINE__);\
        perror(ebuf);\
        exit(errno);\
    }while(0)


int main(void) {
    pid_t c1, c2;

    printf("pid: %u\n",  getpid());

    if ((c1=fork()) == 0) { // child
        printf("in child 1, ppid: %u, pid: %u\n", getppid(), getpid());
        return 0;
    }
    else if (c1 == -1)
        _PEXIT;

    printf("child 1 pid: %u\n", c1);
    sleep(1);  // sync with child 1

    if ((c2=fork()) == 0) {
        sleep(2);
        printf("in child 2, ppid: %u, pid: %u\n", getppid(), getpid());
        return 0;
    }
    else if (c2 == -1)
        _PEXIT;

    printf("child 2 pid: %u\n", c2);
    return 0;  // early stop
}

这段测试代码故意让父进程提前return，然后child 2再执行结束。测试得到如下输出：

$ gcc -Wall -Wextra test_fork.c -o test_fork
$ ./test_fork
pid: 281824
child 1 pid: 281825
in child 1, ppid: 281824, pid: 281825
child 2 pid: 281826
in child 2, ppid: 1, pid: 281826

类似前面这种情况，父进程先于子进程结束，子进程的PPID编号变为1（被1号进程领养了），此时的子进程就是所谓的孤儿进程！（没父亲了，为什么不说没妈了...）

fork出来的子进程会继承父进程所有的open file，除此之外，还是有很多细节上的差异，具体请参考manpage。常见fork与exec系列接口配合，来实现子进程执行不同于父进程的程序。Python标准os模块有封装fork接口，下面是一个Python版的测试代码，跟上面的测试代码功能完全相同：

import os
import sys
from time import sleep


print('pid:', os.getpid())

try:
    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        print('in child 1, ppid: %d, pid: %d' % (os.getppid(), os.getpid()))
        sys.exit(0)
except OSError as e:
    print(os.strerror(e.errno))
    sys.exit(e.errno)

print('child 1 pid:', pid)
sleep(1)

try:
    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        sleep(2)
        print('in child 2, ppid: %d, pid: %d' % (os.getppid(), os.getpid()))
        sys.exit(0)
except OSError as e:
    print(os.strerror(e.errno))
    sys.exit(e.errno)

print('child 2 pid:', pid)
sys.exit(0)

OSError异常后，异常对象的errno值可取，这个值与OS Kernel返回的错误码是对应的。