子進程復制了父進程的什么

如果你對代碼段、數據段、棧、堆存放哪些數據還不是很清楚，請先看我寫和Linux 內存管理。

有時會出現父子進程變量的地址一樣，但值不一樣。看下面代碼：

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

main(){
    char str[4]="asd";
    pid_t pid=fork();
    if(pid==0){
        str[0]='b';
        printf("子進程中str=%s\n",str);
        printf("子進程中str指向的首地址:%x\n",(unsigned int)str);
    }
    else{
        sleep(1);
        printf("父進程中str=%s\n",str);
        printf("父進程中str指向的首地址:%x\n",(unsigned int)str);
    }
}

輸出：

子進程中str=bsd
子進程中str指向的首地址:bfc224dc
父進程中str=asd
父進程中str指向的首地址:bfc224dc

這里就涉及到物理地址和邏輯地址（或稱虛擬地址）的概念。

從邏輯地址到物理地址的映射稱為地址重定向。分為：

靜態重定向--在程序裝入主存時已經完成了邏輯地址到物理地址和變換，在程序執行期間不會再發生改變。

動態重定向--程序執行期間完成，其實現依賴於硬件地址變換機構，如基址寄存器。

邏輯地址：CPU所生成的地址。CPU產生的邏輯地址被分為 :p （頁號） 它包含每個頁在物理內存中的基址，用來作為頁表的索引；d （頁偏移），同基址相結合，用來確定送入內存設備的物理內存地址。

物理地址：內存單元所看到的地址。

用戶程序看不見真正的物理地址。用戶只生成邏輯地址，且認為進程的地址空間為0到max。物理地址范圍從R+0到R+max，R為基地址,地址映射－將程序地址空間中使用的邏輯地址變換成內存中的物理地址的過程。由內存管理單元（MMU）來完成。

  fork（）會產生一個和父進程完全相同的子進程，但子進程在此后多會exec系統調用，出於效率考慮，linux中引入了“寫時復制“技術，也就是只有進程空間的各段的內容要發生變化時，才會將父進程的內容復制一份給子進程。在fork之后exec之前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，但其對應的物理空間是同一個。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，如果不是因為exec，內核會給子進程的數據段、堆棧段分配相應的物理空間（至此兩者有各自的進程空間，互不影響），而代碼段繼續共享父進程的物理空間（兩者的代碼完全相同）。而如果是因為exec，由於兩者執行的代碼不同，子進程的代碼段也會分配單獨的物理空間。
       fork之后內核會通過將子進程放在隊列的前面，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。

fork時子進程獲得父進程數據空間、堆和棧的復制，所以變量的地址（當然是虛擬地址）也是一樣的。

每個進程都有自己的虛擬地址空間，不同進程的相同的虛擬地址顯然可以對應不同的物理地址。因此地址相同（虛擬地址）而值不同沒什么奇怪。
具體過程是這樣的：
fork子進程完全復制父進程的棧空間，也復制了頁表，但沒有復制物理頁面，所以這時虛擬地址相同，物理地址也相同，但是會把父子共享的頁面標記為“只讀”（類似mmap的private的方式），如果父子進程一直對這個頁面是同一個頁面，知道其中任何一個進程要對共享的頁面“寫操作”，這時內核會復制一個物理頁面給這個進程使用，同時修改頁表。而把原來的只讀頁面標記為“可寫”，留給另外一個進程使用。

這就是所謂的“寫時復制”。正因為fork采用了這種寫時復制的機制，所以fork出來子進程之后，父子進程哪個先調度呢？內核一般會先調度子進程，因為很多情況下子進程是要馬上執行exec，會清空棧、堆。。這些和父進程共享的空間，加載新的代碼段。。。，這就避免了“寫時復制”拷貝共享頁面的機會。如果父進程先調度很可能寫共享頁面，會產生“寫時復制”的無用功。所以，一般是子進程先調度滴。

子進程復制了父進程的行緩沖

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{
        printf("one");
        fork();
        printf("two/n");
        return 0;
}

輸出

onetwo

onetwo

首先要清楚stdin和stdout都是行緩沖，stderr是無緩沖。"one"存放在父進程的行緩沖里，子進程復制了父進行程的行緩沖，所以子進程也會打印輸出"one"。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{
        printf("one");
        fflush(stdout);
        fork();
        printf("two/n");
        return 0;
}

輸出

onetwo

two

想消除行緩沖所帶來的困擾，方法如下

1、輸出數據后加換行符

2、使用fflush之類的函數強制刷新

3、使用setbuf，setvbuf函數設置緩沖區大小

4、使用非緩沖的的流，如stderr.