Unix 中 fork 函数的理解

fork是创建子进程的关键函数，常和exec系列函数一起使用。

对于代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h> // 提供 exit()

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid < 0) {
        perror("fork 失败");
        return 1;
    }

    if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("我是子进程 (PID: %d)，准备运行 ls...\n", getpid());
        execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);
        
        // 如果 execl 执行成功，下面的代码绝不会被运行
        perror("execl 失败");
        exit(1);
    } else {
        // 父进程
        printf("我是父进程 (PID: %d)，我创建的子进程 PID 是 %d\n", getpid(), pid);
        wait(NULL); // 阻塞直到子进程结束
        printf("子进程已结束，父进程退出。\n");
    }

    return 0;
}

执行结果如下：

fork() 调用之后，系统中同时存在了两个进程，调用一次，返回两次。

子进程得到的返回值为0，而父进程得到的返回值是子进程的PID（大于0），子进程获得了父进程数据空间、堆和栈的副本。注意是“副本”，父子进程不共享内存变量（除非使用特殊的共享内存手段）。

当子进程执行 execl 时，它会把当前进程的整个内存（代码段、数据段）全部清空，然后加载 /bin/ls 的程序代码，子进程后面的代码就不执行了。

注意执行 exec 系列函数后，原进程打开的文件描述符（如 open("/dev/scull", ...) 得到的 fd）默认保持打开状态。这意味着新程序可以直接通过原来的数字 fd 继续读写文件。除非有**D_CLOEXEC 标志**，如果在 open 驱动时设置了这个标志（Close-on-exec），那么在执行 exec 的瞬间，内核会自动关闭这个 fd，防止子进程意外操作父进程打开的敏感硬件设备。

execl参数含义：

"/bin/ls"：可执行文件的绝对路径。
"ls"：传给程序的 argv[0]，通常是程序名。
"-l"：传给程序的参数。
NULL：必须以空指针结尾，告诉内核参数列表结束了。

wait则是父进程执行到这一行会挂起（休眠），等待任何一个子进程结束后继续执行

补充：

exec系列函数：

函数名	字母含义	特点
`execl`	l(list)	参数以列表形式列出，最后必须以 `NULL` 结尾。
`execv`	v(vector)	参数放入一个字符串数组（指针数组）中传递。
`execlp`	p (path)	会自动在环境变量 `PATH` 中寻找可执行文件，不需要写全路径。
`exece`	e (env)	可以自定义环境变量，而不使用当前进程的环境变量。

如果知道所有参数的话就使用**execl**

1 2	// 路径, argv[0], argv[1], ..., NULL execl("/bin/ls", "ls", "-l", "-a", NULL);

如果参数是动态生成的，用 execv

1 2	char *args[] = {"ls", "-l", "-a", NULL}; execv("/bin/ls", args);

根据后缀是v还是l就可以判断传入的参数，也就是说exec函数可以有很多组合，如execvp,execve,execlp,execle。

如果不想写 /bin/ls 这么长的绝对路径，只想写 ls,就使用p(path)

1	execvp("ls", args);

内核会去 /usr/bin, /bin 等目录下帮你找。

execve是 Linux 内核中真正的系统调用。其他的 execl, execvp 等底层最终都会调用 execve。不使用e的话就直接继承父进程的环境变量。函数原型：

1	int execve(const char pathname, char const argv[], char *const envp[]);