使用指针时是否会发生数据竞争？fork后指针与内存变化探究

先看你给出的示例代码：

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

int *ptr;

int main(void)
{
    ptr = malloc(sizeof(int));
    if (ptr == NULL)
        return (1);
    if (fork() == 0) {
        (*ptr)++;
        printf("in child process\n");
        printf("%d\n", *ptr);
    }
    (*ptr)++;
    printf("%d\n", *ptr);
    return (0);
}

针对你的疑问逐一解答：

1. 子进程复制内存时，是仅复制指针ptr，还是其指向的实际内存也会被复制？ #

子进程会复制父进程的整个虚拟地址空间——包括全局变量ptr本身，以及ptr指向的那块由malloc分配的堆内存。不过这里用了**写时复制（COW）**机制：默认情况下父子进程共享同一块物理内存页，只有当其中一方试图修改这块内存时，系统才会为子进程复制出独立的物理内存页，之后双方的修改就各自作用在自己的副本上。

2. 父子进程间是否会发生数据竞争？ #

不会。因为写时复制的存在，当任何一方修改*ptr时，该内存页会被复制，父子进程后续的读写操作都在各自独立的物理内存上进行，不存在同时访问同一块内存的场景，自然不会有数据竞争。

3. 二者的ptr是指向不同内存地址，还是同一地址？ #

虚拟地址相同，但物理地址不同。fork后子进程完全继承父进程的虚拟地址布局，所以ptr变量的值（也就是它指向的虚拟地址）和父进程一模一样。但当子进程修改*ptr触发写时复制后，子进程的该虚拟地址会映射到新的物理内存页，此时父子的ptr看似指向同一个地址，实际对应的物理内存已经是两块独立的区域了。

4. 使用指针存储变量时调用fork的行为总结 #

• fork后，指针变量本身会被完整复制到子进程，其存储的虚拟地址值和父进程完全一致
• 指针指向的内存区域默认与父进程共享，只有当修改该区域时才会触发写时复制，生成子进程独有的内存副本
• 父子进程对指针指向内存的修改互不干扰，修改操作各自作用在自己的物理内存上
• 不存在数据竞争风险，写时复制机制已经隔离了双方的修改操作

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user21774205