深入解读Linux进程函数fork(),vfork(),execX()

吾爱主题阅读：133 2024-04-05 13:52:49 评论：0

本文研究的主要是Linux进程函数fork(),vfork(),execX()的相关内容，具体介绍如下。

函数fork()

fork函数：创建一个新进程

1、fork()成功后，将为子进程申请PCB和用户内存空间。
2、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。
3、复制父亲进程PCB中绝大多数信息。
4、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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 #include <unistd.h> //fork fuction #include <fcntl.h> //file operator #include <sys/types.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> //exit fuction #include <string.h> 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\n" ,i); if (write(fd,ch2, strlen (ch2))==-1) perror ( "child write" ); return 0; } else { sleep(1); printf ( "parent:i=%d\n" ,i); if (write(fd,ch3, strlen (ch3))==-1) perror ( "child write" ); wait(&status); return 0; } }

运行：

1 2 3 4 [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:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 #include <unistd.h> //fork fuction #include <fcntl.h> //file operator #include <sys/types.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> //exit fuction #include <string.h> 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\n" ,i); _exit(0); } else { sleep(1); printf ( "parent:i=%d\n" ,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：

1 2 3 4 5 6 7 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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 #include<unistd.h> 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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> 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\n" ); }

运行可以看到在子进程中执行了ls命令。

1 2	`[yqtao@localhost linux]$ gcc -o exec execX.c` `[yqtao@localhost linux]$ ./exec /home father ok`

//execlp()函数使用

1 2 3 4 5 6 #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> int main( int argc , char * argv[]) { execlp( "ls" , "ls" , "-l" , "/home" ,( char *)0); }

//execv()函数的使用

1 2 3 4 5 6 7 #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> int main( int argc , char * argv[]) { char * argv1[]={ "ls" , "-l" , "/home" ,0}; execv( "/bin/ls" ,argv1); }