细说fork-vfork-pthread_create-clone

1.1 fork

特点：

• 完全复制父进程的地址空间
• 父子进程独立运行
• 返回两次(父进程返回子进程PID，子进程返回0)

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>int main() {pid_t pid = fork();if (pid < 0) {perror("fork failed");return 1;} else if (pid == 0) {// 子进程printf("Child process (PID: %d)\n", getpid());} else {// 父进程printf("Parent process (PID: %d), Child PID: %d\n", getpid(), pid);}return 0;
}
输出：
Parent process (PID: 413843), Child PID: 413844
Child process (PID: 413844)

1.2 vfork

特点：

• 子进程与父进程共享地址空间
• 子进程必须先调用exec或_exit
• 比fork()更高效

示例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>int main() {pid_t pid = vfork();if (pid < 0) {perror("vfork failed");return 1;} else if (pid == 0) {// 子进程printf("Child process (PID: %d)\n", getpid());_exit(0); // 必须使用_exit而不是exit} else {// 父进程printf("Parent process (PID: %d), Child PID: %d\n", getpid(), pid);}return 0;
}

1.3 pthread_create

特点：

• 创建新线程而非进程
• 共享同一进程的地址空间
• 需要链接pthread库(-lpthread)

示例:

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>void* thread_func(void* arg) {printf("New thread created\n");return NULL;
}int main() {pthread_t tid;int ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);if (ret != 0) {perror("pthread_create failed");return 1;}printf("Main thread\n");pthread_join(tid, NULL); // 等待线程结束return 0;
}

1.4 clone

特点：

• 可以精细控制共享哪些资源
• 功能最强大但也最复杂
• 通常用于实现线程库

示例：

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <sched.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>#define STACK_SIZE (1024 * 1024)static int child_func(void* arg) {printf("Child process (PID: %d)\n", getpid());return 0;
}int main() {char* stack = malloc(STACK_SIZE);if (!stack) {perror("malloc failed");return 1;}// 创建子进程，共享虚拟内存、文件描述符等pid_t pid = clone(child_func, stack + STACK_SIZE, CLONE_VM | CLONE_FILES | CLONE_FS | CLONE_SIGHAND, NULL);if (pid < 0) {perror("clone failed");free(stack);return 1;}printf("Parent process (PID: %d), Child PID: %d\n", getpid(), pid);waitpid(pid, NULL, 0); // 等待子进程结束free(stack);return 0;
}

1.5 内核视角看

1. 所有任务创建最终都调用do_fork()（内核函数）
2. clone()是最接近do_fork()的用户空间接口
3. 其他函数都是clone()的包装：
   • fork() ≈ clone(SIGCHLD)
   • vfork() ≈ clone(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD)
   • 线程 ≈ clone(共享大部分资源的flags)

1.6 总结

特性	fork()	vfork()	pthread_create()	clone()
创建对象	进程	进程	线程	轻量级进程/线程
地址空间	复制	共享	共享	可配置
执行顺序	不确定	子进程先运行	不确定	可配置
资源开销	高	低	低	可配置
使用复杂度	简单	中等	中等	高
主要用途	通用进程创建	exec前创建进程	多线程编程	高级线程/进程控制

选择哪种方法取决于具体需求：需要完全隔离用fork，需要快速exec用vfork，需要共享数据用线程，需要精细控制用clone。