线程中可以创建进程吗_Linux 进程线程是如何创建的？

上文讲了《Linux进程在内核眼中是什么样子的？》，可以理解内核关于进程线程的所有管理就通过一个结构体 —— task_struct。知道了内核眼中进程的描述，本文通过三个例子站在用户态看下进程线程是如何创建的，不同的创建方式又有哪些优劣？

fork例子

先看一个例子：

#include#include#includeint main()      {          pid_t pid;          int cnt = 0;          pid = fork();         if(pid<0)             printf("error in fork!\n");         else if(pid == 0)         {             cnt++;             printf("cnt=%d\n",cnt);             printf("I am the child process,ID is %d\n",getpid());         }         else       {             cnt++;             printf("cnt=%d\n",cnt);             printf("I am the parent process,ID is %d\n",getpid());         }         return 0;   }

运行结果为：

cnt=1I am the parent process,ID is 15247cnt=1I am the child process,ID is 15248

注意，第二个cnt并不是2，为什么会这个结果呢？因为子进程是父进程的副本，它将获得父进程数据空间、堆、栈等资源的副本。这意味着父子进程间不共享这些存储空间。内核将复制父进程的地址空间内容给子进程，因此，子进程有了独立的地址空间。由于在复制时复制了父进程的堆栈段，所以两个进程都停留在fork函数中，等待返回。因此fork函数会返回两次，一次是在父进程中返回，另一次是在子进程中返回，这两次的返回值是不一样的。

调用fork之后，数据、堆栈有两份，但是代码段仍然为一份，这个代码段是两个进程的共享代码段，都从fork函数中返回。当父子进程有一个想要修改数据或者堆栈时，两个进程真正分裂。

fork有两个特点：

“调用一次，返回两次”，在父进程中调用一次，在父进程和子进程中各返回一次。
所有由父进程打开的描述符都被复制到子进程中。父、子进程中相同编号的文件描述符在内核中指向同一个file结构体，也就是说，file结构体的引用计数要增加。

vfork例子

把上面程序中的fork改成vfork，运行结果是什么样子的呢？

cnt=1I am the child process,ID is 15385cnt=-486109114I am the parent process,ID is 15384a.out: cxa_atexit.c:100: __new_exitfn: Assertion `l != NULL' failed.Aborted (core dumped)

咦？为什么会有段错误？这是因为没有调用exec函数，vfork()保证子进程先运行，在它调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行。我们把上面的程序修改如下：

#include#include#includeint main()      {         pid_t pid;          int cnt = 0;         pid = vfork();         if(pid<0)            printf("error in fork!\n");        else if(pid == 0)         {             cnt++;             printf("cnt=%d\n",cnt);             printf("I am the child process,ID is %d\n",getpid());            _exit(0);         }         else       {             cnt++;             printf("cnt=%d\n",cnt);             printf("I am the parent process,ID is %d\n",getpid());         }         return 0;     }

运行结果如下：

cnt=1I am the child process,ID is 15524cnt=2I am the parent process,ID is 15523

可见成功执行了，并且cnt是2。因为调用了exec，使得子进程退出，父进程执行，这样else 后的语句就会被父进程执行，又因在子进程调用exec或exit之前与父进程数据是共享的, 所以子进程退出后把父进程的数据段count改成1 了，子进程退出后，父进程又执行，最终就将cnt变成了2。

fork 和 vfork的一些思考

根据上面的例子我们知道 fork 和 vfork 各有优劣，可以用下图大概描述。

图片来自网络fork 要多拷贝一次内存，vfork 用起来又麻烦而且有风险，讲真，并不鼓励用 vfork。那么有没有办法对 fork 做个优化，答案是肯定的。目前内核对 fork 做了写时拷贝(COW)的优化。也就是说，对于fork后并不是立马拷贝内存，而是只有你在需要改变的时候，才会从父进程中拷贝到子进程中，这样fork 后立马执行 exec 的成本就非常小了。

clone 创建线程

现在我们知道了创建进程有两种方式：fork，vfork。那么创建线程呢？

首先得知道什么是进程，什么是线程。有句名言 “进程是资源管理的最小单位，线程是程序执行的最小单位。” 在操作系统设计上，从进程演化出线程，最主要的目的就是减小多进程上下文切换开销。

因此进程之间共享代码段，文件描述符，信号处理，全局变量等的话就称为线程，如果不共享，就是我们所说的进程。