深入解读Linux进程函数fork(),vfork(),execX()

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：

#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：

[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 <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：

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<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：

#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。

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

//execlp()函数使用

#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

#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);
}

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 <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
int main(int argc ,char* argv[]) {
 char* argv1[]={"ls","-l","/home",0};
 execvp("ls",argv1);
}

总结

以上就是本文关于深入解读Linux进程函数fork(),vfork(),execX()的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站其他相关专题，如有不足之处，欢迎留言指出。感谢朋友们对本站的支持！