Linxu进程学习之：创建进程

冷不防 2023-06-10 11:26 2阅读 0赞

UNIX操作系统中有两种创建新进程的机制,分别是 fork 和 exec

(1) fork 可以创建当前进程的一个副本,父进程和子进程只有PID(进程ID)不同。在该系统调  
用执行之后,系统中有两个进程,都执行同样的操作。父进程内存的内容将被复制,至少从程序的角  
度来看是这样。 Linux使用了一种众所周知的技术来使 fork 操作更高效,该技术称为写时复制 (copy on  
write),主要的原理是将内存复制操作延迟到父进程或子进程向某内存页面写入数据之前,在只读访  
问的情况下父进程和子进程可以共用同一内存页。  
例如,使用 fork 的一种可能的情况是,用户打开另一个浏览器窗口。如果选中了对应的选项,浏  
览器将执行 fork ,复制其代码,接下来子进程中将启动适当的操作建立新窗口。

fork 生成当前进程的一个相同副本,该副本称之为子进程。原进程的所有资源都以适当的方  
式复制到子进程,因此该系统调用之后,原来的进程就有了两个独立的实例。这两个实例的  
联系包括:同一组打开文件、同样的工作目录、内存中同样的数据(两个进程各有一份副本),  
等等。此外二者别无关联。

(2) exec 将一个新程序加载到当前进程的内存中并执行。旧程序的内存页将刷出,其内容将替换  
为新的数据。然后开始执行新程序。

exec 从一个可执行的二进制文件加载另一个应用程序,来代替当前运行的进程。换句话说,  
加载了一个新程序。因为 exec 并不创建新进程,所以必须首先使用 fork 复制一个旧的程序,  
然后调用 exec 在系统上创建另一个应用程序。

创建进程示例代码：

#include <iostream>
    #include <unistd.h>
    
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        
        pid_t pid;
        pid = fork();
        if (pid > 0){
        
            cout << "This is the parent: " << pid << endl;
        }
        else if (pid == 0){
        
            cout << "This is the child: " << pid << endl;
        }
        else{
        
            cout << "fail to fork" << endl;
        }
        return 0;
    }

运行结果：

This is the parent: 15256
    This is the child: 0

其实这里有一个问题，为什么子进程不会继续执行fork命令？  
我猜是因为父进程执行了fork语句之后，子进程和父进程此时并没有明显的区别，所以此时两个进程共用一段内存，子进程直接接着父进程运行到的语句开始运行，并不会在此运行fork语句。

#include <iostream>
    #include <unistd.h>
    
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        
        pid_t pid;
        for (int i = 0; i < 2; i++){
        
            pid = fork();
            if (pid > 0){
        
                cout << "This is the parent: " << pid << endl;
            }
            else if (pid == 0){
        
                cout << "This is the child: " << pid << endl;
            }
            else{
        
                cout << "fail to fork" << endl;
            }
        }
        return 0;
    }

运行结果：

This is the parent: 16389
    This is the child: 0
    This is the parent: 16390
    This is the child: 0
    This is the parent: 16391
    This is the child: 0

可以分解为如下几步：

init        i = 0        i = 1
    father ---> father ---> father
            |		     |-> son
            |->  son   ---> father
                         |-> son

初始化的时候，只有一个父进程，第一次执行fork语句后，创建一个子进程，子进程跟父进程的数据保持一致，然后在第二次执行fork语句时，父进程又创建出一个子进程，接着父进程第一次创建的子进程现在也运行到了fork命令，并创建出一个子进程，等于说子进程有创建出了子进程，所以现在一共有四个进程，一个父进程，三个子进程，其中三个子进程中有一个是父进程，但这个父进程又是最初的父进程的子进程。