fork
fork()函數(shù)是linux下的一個系統(tǒng)調(diào)用，它的作用是產(chǎn)生一個子進(jìn)程，子進(jìn)程是當(dāng)前進(jìn)程的一個副本，它跟父進(jìn)程有一樣的虛存內(nèi)容，但也有一些不同點。
但是，值得注意的是，父進(jìn)程調(diào)用fork()后，fork()返回的是生成的子進(jìn)程（如果能順利生成的話）的ID。子進(jìn)程執(zhí)行的起點也是代碼中fork的位置，不同的是下面這段C語言代碼展示了fork()函數(shù)的使用方法：

// myfork.c

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

int main(int argc, char **argv) {
  while (1) {
    pid_t pid = fork();
    if (pid > 0) {
      // 主進(jìn)程
      sleep(5);
    } else if (pid == 0) {
      // 子進(jìn)程
      return 0;
    } else {
      fprintf(stderr, "fork error\n");
      return 2;
    }
  }
}

調(diào)用fork()函數(shù)后，系統(tǒng)會將當(dāng)前進(jìn)程的絕大部分資源拷貝一份（其中的copy-on-write技術(shù)這里不詳述），該函數(shù)的返回值有三種情況，分別是：
1.大于0，表示當(dāng)前進(jìn)程為父進(jìn)程，返回值是子進(jìn)程號；
2.等于0，表示當(dāng)前進(jìn)程是子進(jìn)程；
3.小于0（確切地說是等于-1），表示fork()調(diào)用失敗。

看兩個比較有意思的C語言題目。
 
第一題：計算下面代碼理論上總共打印了多少行：(網(wǎng)易2011筆試題)

#include
#include
#include
int main(){
    int i;
    for(i = 0; i<5; i++){
        fork();
        printf("%d\n",getpid());
        fflush(stdout);
    }
}

問題解答：
這道問題并不難，最快的想法就是2+4+8+16+32，因為第一層的printf會有兩個進(jìn)程打印，第二層會增加到4個，以此往下，就得出62行。
 
但我這里打算采用另外一種方法，一種更加直觀的方法，就是直接數(shù)出來，這樣會避免大腦短路，而且對下一題目有幫助。
 
要直接數(shù)出來也很簡單，只是有些繁瑣，因為每循環(huán)一次，都會打印一行并且產(chǎn)生一個子進(jìn)程，子進(jìn)程又會繼續(xù)循環(huán)打印并產(chǎn)生新的進(jìn)程。我們可以在草稿紙上畫一棵樹，畫出每個進(jìn)程的子進(jìn)程以及循環(huán)次數(shù)，如果你眼力夠好，腦子不容易亂，這種方法很快會讓你得到正確答案。但我恰好腦子不是能夠保證清醒的人，畫了三遍樹得到的都是錯誤答案。
 
隨后，我在紙上用了一種更簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——隊列進(jìn)行計算，并且順利得出了答案。我是這樣計算的：

首先，主進(jìn)程會循環(huán)5次，則我們將5壓入到隊列中：

queue =" 5 ";
sum = 0; //sum是總打印次數(shù)

主進(jìn)程會循環(huán)5次，打印5行并且產(chǎn)生5個子進(jìn)程，這5個子進(jìn)程分別會打印5，4，3，2，1行，則我們將這5個數(shù)放入隊列，并將第一個5出隊列加入到sum中：

queue = " 5 4 3 2 1 ";
sum = sum + 5;

這樣，我們再取隊列首元素，即5，他會打印5行，并且生成4個子進(jìn)程，子進(jìn)程的分別會打印4，3，2，1行，我們把這4個數(shù)放入到隊列中，并將第一個5出隊列加入到sum中：

queue = " 4 3 2 1 4 3 2 1";
sum = sum + 5;

我們繼續(xù)重復(fù)上面的工作，取首元素4，他會打印4行，并且會聲稱3個子進(jìn)程，子進(jìn)程分別打印3，2，1行，重復(fù)上面的入隊列和出隊列操作：

queue = " 3 2 1 4 3 2 1 3 2 1 ";
sum = sum + 4;

這樣，以此重復(fù)以上的操作，當(dāng)遇到元素1的時候，只有出隊列而沒有入隊列的操作，因為只打印1行的子進(jìn)程不會再循環(huán)產(chǎn)生新的子進(jìn)程。最后，當(dāng)隊列中不再有元素的時候，sum就是總共打印的行數(shù)。
 
這種方法的有點是你可以很輕松、很清醒的在紙上把隊列寫出來并算出答案，缺點是如果你加法不好，很容易算錯答案！
 

第二題：問下面的代碼執(zhí)行后總共產(chǎn)生了多少進(jìn)程（不包括主進(jìn)程）？（2009 EMC筆試）

#include
int main(){
    fork();
    fork() && fork() || fork();
    fork();
}

這個題目跟上一個對比起來就稍微有點難度了，因為你就算畫樹也有可能算錯！
 
我個人感覺這個題目考察兩方面的知識：1、開頭所講的fork()返回值；2、&&和||的運算。
 
讓我們現(xiàn)討論下&&和||的運算再來繼續(xù)討論這個題目。&&是“邏輯與”操作，如果兩個操作數(shù)有一個為0，則整個式子為0。標(biāo)準(zhǔn)C中規(guī)定，如果&&運算符的左操作數(shù)為0，則不計算右操作數(shù)；如果左操作數(shù)為1，才計算右操作數(shù)。
與之類似，||操作符是“邏輯或”操作，標(biāo)準(zhǔn)C規(guī)定如果||運算符左操作數(shù)為1，則不計算右操作數(shù)；如果左操作數(shù)為0，則計算右操作數(shù)。
 
繼續(xù)來看我們的題目，我們把題目中的5個fork()分別標(biāo)記為A,B,C,D,E。則我們可以看到，主進(jìn)程一共產(chǎn)生4個進(jìn)程，分別產(chǎn)生在A,B,C,E位置上（B,C兩個fork()返回值都不是0，因此B&&C不為0，因此不計算D）。讓我們?nèi)匀徊捎蒙项}的算法，使用一個隊列：

首先，將主進(jìn)程產(chǎn)生子進(jìn)程的位置放到隊列中：

queue = " A B C E ";
sum = 0;

我們從隊列中取首元素A，我們分析A處產(chǎn)生的進(jìn)程，發(fā)現(xiàn)它會在B, C, E三處產(chǎn)生子進(jìn)程，我們把這三個元素插入到隊列中，并將sum+1。

queue = " B C E B C E ";
sum ++;

然后，我們從隊列中取出首元素B，B處產(chǎn)生的子進(jìn)程稍稍不一樣，因為子進(jìn)程中B所代表的fork()返回值為0，因此C得不到執(zhí)行，而D會得到執(zhí)行。因此，B處產(chǎn)生的子進(jìn)程會執(zhí)行D, E，將這兩個元素送入隊列，sum++：

queue = " C E B C E D E ";
sum ++;

下面，我們?nèi)∈自谻，分析發(fā)現(xiàn)，C處產(chǎn)生的進(jìn)程會執(zhí)行D, E,送入隊列并且sum++:

queue = " E B C E D E D E ";
sum ++;

同上一題一樣，依次這樣執(zhí)行，遇到E則沒有元素入隊列，直到最后隊列為空，sum就是總共產(chǎn)生的進(jìn)程個數(shù)。

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