Linux 创建子进程执行任务的实现方法

2019-01-16 22:31:41丽君

我们细想会发现,fork 函数的返回值设计还是很高明的。在子进程中 fork 函数返回 0,那么子进程仍然可以调用 getpid 函数得到自己的 PID,也可以调用 getppid 函数得到父进程 PID。在父进程中用 getpid 函数可以得到自己的 PID,如果想得到子进程的PID,唯一的办法就是把 fork 函数的返回值记录下来。
注意:执行 forkdemo 程序时的输出是会发生变化的,可能先打印父进程的信息,也可能先打印子进程的信息。

vfork 系统调用

vfork 系统调用和 fork 系统调用的功能基本相同。vfork 系统调用创建的进程共享其父进程的内存地址空间,但是并不完全复制父进程的数据段,而是和父进程共享其数据段。为了防止父进程重写子进程需要的数据,父进程会被 vfork 调用阻塞,直到子进程退出或执行一个新的程序。由于调用 vfork 函数时父进程被挂起,所以如果我们使用 vfork 函数替换 forkdemo 中的 fork 函数,那么执行程序时输出信息的顺序就不会变化了。

使用 vfork 创建的子进程一般会通过 exec 族函数执行新的程序。接下来让我们先了解下 exec 族函数。

exec 族函数

使用 fork/vfork 创建子进程后执行的是和父进程相同的程序(但有可能执行不同的代码分支),子进程往往需要调用一个 exec 族函数以执行另外一个程序。当进程调用 exec 族函数时,该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换,从新程序的起始处开始执行。调用 exec 族函数并不创建新进程,所以调用 exec 族函数前后该进程的 PID 并不改变。

exec 族函数一共有六个:

#include <unistd.h> int execl(const char *path, const char *arg, ...); int execlp(const char *file, const char *arg, ...); int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]); int execv(const char *path, char *const argv[]); int execvp(const char *file, char *const argv[]); int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

函数名字中带字母 "l" 的表示其参数个数不确定,带字母 "v" 的表示使用字符串数组指针 argv 指向参数列表。
函数名字中含有字母 "p" 的表示可以自动在环境变量 PATH 指定的路径中搜索要执行的程序。
函数名字中含有字母 "e" 的函数比其它函数多一个参数 envp。该参数是字符串数组指针,用于指定环境变量。调用这样的函数时,可以由用户自行设定子进程的环境变量,存放在参数 envp 所指向的字符串数组中。

事实上,只有 execve 是真正的系统调用,其它五个函数最终都调用 execve。这些函数之间的关系如下图所示(此图来自互联网):

exec 族函数的特征:调用 exec 族函数会把新的程序装载到当前进程中。在调用过 exec 族函数后,进程中执行的代码就与之前完全不同了,所以 exec 函数调用之后的代码是不会被执行的。