fork 系統呼叫是如何工作的

我有一個關於 fork 系統呼叫的非常具體的問題。我有這段程式碼：

int main (void) 
{
   for (int i = 0; i < 10; i++) {
       pid_t pid = fork ();

       if ( !pid ) {
           printf("CHILD | PID: %d, PPID: %d\n", getpid(), getppid());
           _exit(i + 1);
       }

   }

   for (int i = 0; i < 10; i++) {
       int status;
       waitpid(-1, &status, 0);

       if (WIFEXITED(status)) {
           printf("IM %d AND CHILD WITH EXIT CODE %d TERMINATED\n",
                   getpid(), WEXITSTATUS(status));

       } 
       else {
           printf("ERROR: CHILD NOT EXITED\n");
       }
   }

   return 0;
}

產生這個輸出：

CHILD | PID: 3565, PPID: 3564
CHILD | PID: 3566, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 1 TERMINATED
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 2 TERMINATED
CHILD | PID: 3573, PPID: 3564
CHILD | PID: 3567, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 9 TERMINATED
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 3 TERMINATED
CHILD | PID: 3568, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 4 TERMINATED
CHILD | PID: 3569, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 5 TERMINATED
CHILD | PID: 3570, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 6 TERMINATED
CHILD | PID: 3571, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 7 TERMINATED
CHILD | PID: 3572, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 8 TERMINATED
CHILD | PID: 3574, PPID: 3564
IM 3564 AND CHILD WITH EXIT CODE 10 TERMINATED

這讓我想知道 fork 到底是如何工作的，以及新程序真正執行了哪些程式碼。看上面的輸出結果，看不懂：

1. 在第一個完成所有迭代之前，第二個循環如何列印？我還注意到第二個 for總是由父程序執行，這讓我想知道 while on first for cycle（這意味著父程序呼叫）第二個 for cycle是否被執行（？）if pid != 0
2. 為什麼 CHILD 程序不按 PID 排序列印？

那麼，最重要的是，fork 究竟是如何工作的，誰執行了什麼？

當你fork時，核心創建一個新程序，它是分叉程序的副本，兩個程序在之後繼續執行fork（返回程式碼顯示是否發生錯誤，以及正在執行的程式碼是父程序還是子程序）。這個“繼續執行”的部分不一定會立即發生：核心只是將新程序添加到執行隊列中，它最終會被調度並執行，但不一定立即執行。

這解釋了您所詢問的兩種行為：

• 由於不一定會立即安排新程序，因此父程序可能會在任何子程序有機會執行之前繼續執行；
• 創建順序在執行隊列中沒有太大（如果有的話）影響，因此不能保證子程序將按照它們創建的順序執行。

引用自：https://unix.stackexchange.com/questions/350301