一. fork函數詳解

一個進程，包括代碼、數據和分配給進程的資源。fork（）函數通過系統調用創建一個與原來進程幾乎完全相同的進程，也就是兩個進程可以做完全相同的事，但如果初始參數或者傳入的變量不同，兩個進程也可以做不同的事。

一個進程調用fork（）函數后，系統先給新的進程分配資源，例如存儲數據和代碼的空間。然后把原來的進程的所有值都復制到新的新進程中，只有少數值與原來的進程的值不同。相當于克隆了一個自己。

我們來看一個例子：

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

int main() {
    pid_t fpid; //fpid表示fork函數返回的值
    int count = 0;
    fpid = fork();
    if (fpid < 0)
        printf("error in fork!");
    else if (fpid == 0) {
        printf("i am the child process, my process id is %d\n", getpid());
        count++;
    } else {
        printf("i am the parent process, my process id is %d\n", getpid());
        count++;
    }
    printf("統計結果是: %d\n", count);
    return 0;
}

運行結果是：

在語句fpid=fork()之前，只有一個進程在執行這段代碼，但在這條語句之后，就變成兩個進程在執行了，這兩個進程的幾乎完全相同，將要執行的下一條語句都是if(fpid<0)……

為什么兩個進程的fpid不同呢，這與fork函數的特性有關。fork調用的一個奇妙之處就是它僅僅被調用一次，卻能夠返回兩次，它可能有三種不同的返回值：

1. 在父進程中，fork返回新創建子進程的進程ID；
2. 在子進程中，fork返回0；
3. 如果出現錯誤，fork返回一個負值；

在fork函數執行完畢后，如果創建新進程成功，則出現兩個進程，一個是子進程，一個是父進程。在子進程中，fork函數返回0，在父進程中，fork返回新創建子進程的進程ID。我們可以通過fork返回的值來判斷當前進程是子進程還是父進程。

fork出錯可能有兩種原因：

1. 當前的進程數已經達到了系統規定的上限，這時errno的值被設置為EAGAIN。
2. 系統內存不足，這時errno的值被設置為ENOMEM。

創建新進程成功后，系統中出現兩個基本完全相同的進程，這兩個進程執行沒有固定的先后順序，哪個進程先執行要看系統的進程調度策略。

每個進程都有一個獨特（互不相同）的進程標識符（process ID），可以通過getpid（）函數獲得，還有一個記錄父進程pid的變量，可以通過getppid（）函數獲得變量的值。

fork執行完畢后，出現兩個進程：

有人說兩個進程的內容完全一樣啊，怎么打印的結果不一樣啊，那是因為判斷條件的原因，上面列舉的只是進程的代碼和指令，還有變量啊。
執行完fork后，進程1的變量為count=0，fpid！=0（父進程）。進程2的變量為count=0，fpid=0（子進程），這兩個進程的變量都是獨立的，存在不同的地址中，不是共用的，這點要注意。可以說，我們就是通過fpid來識別和操作父子進程的。

還有人可能疑惑為什么不是從#include處開始復制代碼的，這是因為fork是把進程當前的情況拷貝一份，執行fork時，進程已經執行完了int count=0;fork只拷貝下一個要執行的代碼到新的進程。

需要注意的是，在fork之后兩個進程用的是相同的物理空間(內存區)，子進程的代碼段、數據段、堆棧都是指向父進程的物理空間，也就是說，兩者的虛擬空間不同，其對應的物理空間是一個。這是出于效率的考慮，在Linux中被稱為“寫時復制”（COW）技術，只有當父子進程中有更改相應段的行為發生時，再為子進程相應的段分配物理空間。另外fork之后內核會將子進程排在隊列的前面，以讓子進程先執行，以免父進程執行導致寫時復制，而后子進程執行exec系統調用，因無意義的復制而造成效率的下降。

二. 代碼分析

先看一份代碼：

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

int main() {
    pid_t cld_pid;
    int a = 1, b = 2;
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        if ((cld_pid = fork()) == 0) {
            a += 1;
            printf("a=%d  b=%d\n", a, b);
        } else {
            b += 1;
            printf("a=%d  b=%d\n", a, b);
        }
    }
    return 0;
}

代碼結果：

執行流程：

圖中實線箭頭代表進程內變量的變化過程，虛線箭頭代表進程之間的fork操作，產生子進程。

本文參考至：

【Linux 進程】fork函數詳解 - 我得去圖書館了 - 博客園 (cnblogs.com)

神奇的fork（父子進程中一些神奇的問題） - 簡書 (jianshu.com)