在Linux系统中，进程是一种重要的资源，每个进程都有自己的独立地址空间和运行环境。一个进程可以创建多个子进程，也可以被其他进程创建为子进程。fork（）函数是在Linux系统中创建进程的重要方式之一。本文将阐述如何使用fork函数实现进程的创建和管理。

一、fork（）函数

fork（）函数可以在当前进程中创建一个新的进程。新进程与父进程具有相同的代码和数据段。新进程有自己独立的用户空间、堆和栈，与父进程并不共享这些资源。使用fork（）函数创建进程时，一般需要以某种方式保证父进程和子进程的运行顺序。

函数原型：

pid_t fork(void);

其返回值含义如下:

-1：出错

0：子进程

>0：父进程，返回子进程的pid

二、使用fork（）函数实现进程的创建

首先我们来看一下一个最简单的例子，只有一个程序员，他在写代码：

```

#include

#include

#include

int main()

{

pid_t pid;

printf("Before fork. \n");

pid = fork(); //调用fork函数

if(pid==-1)

{

printf("Fail to fork. \n");

}

else if(pid==0)

{

printf("This is child process. pid=%d.\n",getpid());

}

else

{

printf("This is parent process. pid=%d.\n",getpid());

}

printf("After fork.\n");

return 0;

}

```

理解上述代码是关键，下面我详细讲解：

1. header file

```

#include

#include

#include

```

这是程序的头文件。这里定义了pid_t类型和fork()函数，以及其他需要的库。

2. 程序的主要语句

```

pid_t pid;

printf("Before fork. \n");

pid = fork();

if(pid==-1)

{

printf("Fail to fork. \n");

}

else if(pid==0)

{

printf("This is child process. pid=%d.\n",getpid());

}

else

{

printf("This is parent process. pid=%d.\n",getpid());

}

printf("After fork.\n");

```

程序创建了一个pid_t类型的变量pid，然后输出“before fork”这句话，接着调用fork()函数，获取子进程和父进程的PID，然后进行if...elseif...else语句的判断，如果pid等于-1，则表示调用fork()函数失败；如果pid等于0，则表示当前的进程已经是子进程了，输出子进程的pid；如果pid是父进程的进程ID，则表示父进程正在运行，输出父进程的pid，同时，父进程会等待子进程执行完后再结束。

在成功调用fork()后，返回的pid会在子进程和父进程中分别不同。在父进程中，fork()将返回子进程的pid；在子进程中，fork()将返回0。

第三步，输出“after fork”这句话，表示程序正常运行结束。

3.执行结果

```

Before fork.

This is child process. pid=2035.

After fork.

Before fork.

This is parent process. pid=2034.

After fork.

```

上述程序在运行时会产生两个新的进程，即父进程和子进程。在父进程和子进程中分别执行不同的代码。

三、使用fork（）函数实现进程的管理

在进程管理中，使用fork（）函数的作用是创建子进程。子进程创建后，根据不同的需求，可以使用不同的函数对其进行处理和管理。

1.进程通信

在父进程和子进程之间进行通信是进程管理中很重要的问题。C语言中，进程间的通信可以通过一些函数实现。

进程间通信实现方式比较多，这里主要讲解管道创建和删除的代码。

当创建管道时，先使用pipe()函数创建管道，在fok()函数之后，子进程继承了父进程的文件描述符，可以利用它们建立通信管道；父进程和子进程的通信数据可以用write()和read()函数实现。

2.控制进程

通过进程控制函数，可以控制进程的执行，包括暂停、终止和重启等操作。常用的进程控制函数有以下几个：

- wait（pid_t pid）：等待某个特定子进程结束

- waitpid（pid_t pid, int *status, int options）：等待某个特定子进程结束，或者等待任何子进程结束

- exit（int status）：正常终止进程执行，返回状态值

- kill（pid_t pid, int sig）：向指定进程发送信号

- exec（const char *path, char *const argv[]）：用新进程替代当前进程

- system（const char* string）：在当前Shell环境下执行命令

例如，如果我们想要创建一个新的子进程并等待它结束，可以写出以下的代码：

```

#include

#include

#include

int main ()

{

int pid=fork();

if(pid < 0)

{

printf("fork error !");

}

else if (pid == 0)

{

printf("create sub process! pid=%d\n", getpid());

sleep(10);//进程睡眠10秒

printf("child process is over!\n");

exit(0);

}

else

{

printf("parent process pid=%d\n", getpid());

waitpid(pid, NULL, 0);//等待子进程结束

printf("wait over!");

}

}

```

运行结果为：

```

Before fork.

parent process pid=2228

create sub process! pid=2229

child process is over!

wait over!

After fork.

```

四、总结

fork（）函数是在Linux系统中创建进程的重要方式之一，新进程与父进程具有相同的代码和数据段，但是有不同的用户空间、堆和栈。子进程和父进程在执行上是相对独立的，在Linux系统中，进程间通信是常见的需求，我们可以使用管道、信号、共享内存等方式进行进程间通讯。同时，要注意子进程和父进程的执行顺序，防止出现不必要的错误。

因此，在编写Linux系统下的程序时，使用fork函数可以方便地创建和管理子进程，提高程序的扩展性和可靠性。相信通过本文的讲解，读者们可以更好地掌握使用fork（）函数实现进程的创建和管理方法。