控制灰身与黑身的基因位于常染色体上，控制直毛与分叉毛的基因位于性染色体上。
在这个问题中，我们已知果蝇中灰身与黑身为一对相对性状，且灰身为显性性状，黑身为隐性性状。同时，直毛与分叉毛也为一对相对性状，其中直毛为显性性状，分叉毛为隐性性状。
首先，我们分析灰身与黑身的遗传。由于灰身与黑身是一对相对性状，我们可以推断出控制这对性状的基因是等位基因。根据题目描述，灰身为显性性状，黑身为隐性性状，因此我们可以用大写字母B表示灰身基因，用小写字母b表示黑身基因。这样，灰身果蝇的基因型为BB或Bb，黑身果蝇的基因型为bb。
接下来，我们分析直毛与分叉毛的遗传。由于直毛与分叉毛是一对相对性状，我们可以推断出控制这对性状的基因也是等位基因。根据题目描述，直毛为显性性状，分叉毛为隐性性状，因此我们可以用大写字母F表示直毛基因，用小写字母f表示分叉毛基因。这样，直毛果蝇的基因型为FF或Ff，分叉毛果蝇的基因型为ff。
现在，我们来分析亲代果蝇的基因型。由于F1代全为灰身，我们可以推断出亲代果蝇中至少有一个是灰身基因的携带者，即基因型为Bb。同时，由于F1代没有出现分叉毛的个体，我们可以推断出亲代果蝇中直毛基因的携带者必须为雌性，因为如果是雄性，那么F1代中应该会出现分叉毛的个体。因此，亲代果蝇的基因型应该为BbXBY和BbXBXb。
最后，我们分析子代果蝇的表现型和比例。根据基因型和遗传规律，我们可以得出子代果蝇的表现型和比例为：
* 灰身直毛（B_X_）：3/8
* 灰身分叉毛（B_X_）：0
* 黑身直毛（bbX_）：1/8
* 黑身分叉毛（bbX_）：1/8
由于子代果蝇中灰身与黑身的比例为3:1，我们可以确认控制灰身与黑身的基因位于常染色体上。同时，由于子代果蝇中直毛与分叉毛的比例为1:1（雄性）和全为直毛（雌性），我们可以确认控制直毛与分叉毛的基因位于性染色体上。
综上所述，正确答案是D：控制灰身与黑身的基因位于常染色体上，控制直毛与分叉毛的基因位于性染色体上。