Linux进程函数fork(),vfork(),execX()的深入理解

电路设计

Linux进程函数fork(),vfork(),execX()的深入理解

2019-07-14 12:47发布生成海报

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函数fork()

fork函数：创建一个新进程

//子进程返回0，父进程返回子进程的ID,若出错返回-1
#include
pid_t fork(void);

fork()成功后，将为子进程申请PCB和用户内存空间。

子进程会复制父进程用户空间的所有数据(代码段、数据段、BSS、堆、栈)，文件描述符。

复制父亲进程PCB中绝大多数信息。

虽然子进程复制了文件描述符，而对于文件描述符相关的文件表项(struct file结构),则采用共享的方式。

一个实例：

#include      //fork fuction
#include       //file operator
#include 
#include      
#include      //exit fuction
#include 
int main() {
   pid_t pid;
   int i=1;        
   int status;
   char *ch1="hello",*ch2="world",*ch3="IN";
   int fd;
   if ((fd=open("fork.txt",O_RDWR|O_CREAT,0644))==-1) {
      perror("not open");
      exit(EXIT_FAILURE);
   }
   if (write(fd,ch1,strlen(ch1))==-1) {     //write in fork.txt
      perror("not write");
      exit(EXIT_FAILURE);
   }
   if ((pid=fork())==-1) {
      perror("fork error"); 
      exit(EXIT_FAILURE);
   }
   else if(pid==0) {               //son process
      int i=2;                     //change i
      printf("child:i=%d
",i);
      if (write(fd,ch2,strlen(ch2))==-1)
      perror("child write");
      return 0;
   }
   else {
      sleep(1);
      printf("parent:i=%d
",i);
      if (write(fd,ch3,strlen(ch3))==-1)
     perror("child write");
      wait(&status);
      return 0;
   }
}

运行：

[root@localhost linux]# gcc -o fork fork.c
[root@localhost linux]# ./fork
child:i=2
parent:i=1

可以看到在子进程中改变了i的值，然而父进程i仍为1,所以说子进程和父进程有自己的用户空间。而打开所创建的fork.txt可以得到hellowordIN,父子进程共同对一个文件操作写入的数据是不交叉覆盖的，说明父子进程共享文件偏移，一次共享文件表项。

函数vfork()

与fork()函数不同，vfork()函数在创建进程是并不复制父进程的地址空间，而是在必要的时候才申请新的存储空间，因此使得vfork()更有效率。 特别注意的是vfork()是共享父进程的代码以数据段。 一个例子:

#include      //fork fuction
#include       //file operator
#include 
#include      
#include      //exit fuction
#include 
int i=10;
int main() {
   pid_t pid;
   if ((pid=fork())==-1) {
      perror("fork error"); 
      exit(EXIT_FAILURE);
   }
   else if(pid==0) {               //son process
      i++;
      printf("child:i=%d
",i);
      _exit(0);         
   }
   else {
      sleep(1);
      printf("parent:i=%d
",i);
      return 0;
   }
}

注意：上面的代码中回收子进程用的是_exit(0),如果用return 0;的话它会回收用户空间，因此在父进程调用的时候会出现段错误。 下面是调用输出结果：

如果以fork()创建则会输出：
[root@localhost linux]# ./fork
child:i=11
parent:i=10
如果改为vfork()，则：
child:i=11
parent:i=11

函数exec X()系列函数

用fork()函数创建紫禁城后，如果希望在当前子进程中运行新的程序，则可以调用execX系列函数。
注意：当进程调用exec函数后，该进程的用户空间资源完全有新程序代替。
这些函数的区别在于：

1.指示新程序的位置是路径还是文件名
2. 在使用参数时是使用参数列表哈市使用argv[]数组
3.后缀有l(list)表示使用参数列表，v表示使用argv[]数组

具体如下所示：

#include

int execl(const char *pathname,const char *arg0,.../*(char *) 0 */);
int execv(const char *pathname,char *const argv[]);
int execle(const char *pathname,const char *arg0,.../*(char *) 0
        ,char *const envp[] */);
int execve(const char *pathname,char *const argv[],char *const envp[]);
int execlp(const char *filename,const char*arg0,.../*(char *) 0*/);
int execvp(const char *filename, char *const argv[]);
int fexecve(int fd,char *const argv[],char *const evnp[]);

一个实例：

#include 
#include 
#include 
int main(int argc ,char* argv[]) {
    pid_t pid;
    if ((pid=fork())==-1)
        printf("error");
    else if (pid==0) 
        execl("/bin/ls","ls","-l",argv[1],(char *)0);
    else
        printf("father ok
");
}

运行可以看到在子进程中执行了ls命令。

[yqtao@localhost linux]$ gcc -o exec execX.c [yqtao@localhost linux]$ ./exec /home father ok

//execlp()函数使用

#include 
#include 
#include 
int main(int argc ,char* argv[]) {
    execlp("ls","ls","-l","/home",(char*)0);
}

//execv()函数的使用

#include 
#include 
#include 
int main(int argc ,char* argv[]) {
    char* argv1[]={"ls","-l","/home",0};
    execv("/bin/ls",argv1);
}

ecvp()会从环境变量PATH所指定的目录中查找文件名作为第一个参数，第二个及以后的参数由参数列表，注意最后一个成员必须为NULL

#include 
#include 
#include 
int main(int argc ,char* argv[]) {
    char* argv1[]={"ls","-l","/home",0};
    execvp("ls",argv1);
}