深入解讀Linux進程函數fork(),vfork(),execX()

更新時間：2018年01月23日 14:33:09 作者：yqtaowhu

這篇文章主要介紹了深入解讀Linux進程函數fork(),vfork(),execX()，分享了相關代碼示例，小編覺得還是挺不錯的，具有一定借鑒價值，需要的朋友可以參考下

本文研究的主要是Linux進程函數fork(),vfork(),execX()的相關內容，具體介紹如下。

函數fork()

fork函數：創(chuàng)建一個新進程

1、fork()成功后，將為子進程申請PCB和用戶內存空間。
2、子進程會復制父進程用戶空間的所有數據(代碼段、數據段、BSS、堆、棧)，文件描述符。
3、復制父親進程PCB中絕大多數信息。
4、雖然子進程復制了文件描述符，而對于文件描述符相關的文件表項(struct file結構),則采用共享的方式。

一個實例：

#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;
 }
}

運行：

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

可以看到在子進程中改變了i的值，然而父進程i仍為1,所以說子進程和父進程有自己的用戶空間。而打開所創(chuàng)建的fork.txt可以得到hellowordIN,父子進程共同對一個文件操作寫入的數據是不交叉覆蓋的，說明父子進程共享文件偏移，一次共享文件表項。

函數vfork()

與fork()函數不同，vfork()函數在創(chuàng)建進程是并不復制父進程的地址空間，而是在必要的時候才申請新的存儲空間，因此使得vfork()更有效率。

特別注意的是vfork()是共享父進程的代碼以數據段。

一個例子:

#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：上面的代碼中回收子進程用的是_exit(0),如果用return 0;的話它會回收用戶空間，因此在父進程調用的時候會出現段錯誤。

下面是調用輸出結果：

如果以fork()創(chuàng)建則會輸出： 
[root@localhost linux]# ./fork 
child:i=11 
parent:i=10 
如果改為vfork()，則： 
child:i=11 
parent:i=11

函數exec X()系列函數

用fork()函數創(chuàng)建紫禁城后，如果希望在當前子進程中運行新的程序，則可以調用execX系列函數。
注意：當進程調用exec函數后，該進程的用戶空間資源完全有新程序代替。
這些函數的區(qū)別在于：

1、指示新程序的位置是路徑還是文件名
2、在使用參數時是使用參數列表哈市使用argv[]數組
3、后綴有l(wèi)(list)表示使用參數列表，v表示使用argv[]數組

具體如下所示：

#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[]);

一個實例：

#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");
}

運行可以看到在子進程中執(zhí)行了ls命令。

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

//execlp()函數使用

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

//execv()函數的使用

#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()會從環(huán)境變量PATH所指定的目錄中查找文件名作為第一個參數，第二個及以后的參數由參數列表，注意最后一個成員必須為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);
}