0x01 fork
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
printf("hello world (pid:%d)\n", (int) getpid());
int rc = fork();
if (rc < 0) {
fprintf(stderr, "fork failed\n");
exit(1);
} else if (rc == 0) {
printf("hello, I am child (pid:%d)\n", (int) getpid());
} else {
printf("hello, I am parent of %d (pid:%d)\n", rc, (int) getpid());
}
return 0;
}
# ./p1
hello world (pid:17)
hello, I am parent of 18 (pid:17)
hello, I am child (pid:18)
從上述代碼的執(zhí)行結(jié)果來(lái)看：
- 父進(jìn)程(pid=17)調(diào)用了fork()后两疚，返回的是子進(jìn)程的pid派歌，所以rc=18
- 只打印了一條hello world弯囊，說(shuō)明子進(jìn)程并不會(huì)從main函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行，而是從rc=fork();開(kāi)始胶果，并且rc=0
小結(jié)：調(diào)用fork()后常挚，父進(jìn)程通過(guò)fork()函數(shù)的返回值可以拿到子進(jìn)程的pid，子進(jìn)程直接從fork()系統(tǒng)調(diào)用返回稽物，就好像是它自己調(diào)用了fork()，并且返回值為0折欠。上述的打印是不固定的贝或，因?yàn)楦高M(jìn)程和子進(jìn)程誰(shuí)先執(zhí)行完是不確定的。
0x02 wait
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
printf("hello world (pid:%d)\n", (int) getpid());
int rc = fork();
if (rc < 0) {
fprintf(stderr, "fork failed\n");
exit(1);
} else if (rc == 0) {
printf("hello, I am child (pid:%d)\n", (int) getpid());
} else {
int wc = wait(NULL);
printf("hello, I am parent of %d (wc:%d) (pid:%d)\n", rc, wc, (int) getpid());
}
return 0;
}
# ./p2
hello world (pid:77)
hello, I am child (pid:78)
hello, I am parent of 78 (wc:78) (pid:77)
父進(jìn)程調(diào)用wait()锐秦，延遲自己的執(zhí)行咪奖，直到子進(jìn)程執(zhí)行完畢，當(dāng)子進(jìn)程結(jié)束時(shí)酱床，wait()才返回父進(jìn)程
0x03 exec
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
printf("hello world (pid:%d)\n", (int) getpid());
int rc = fork();
if (rc < 0) {
fprintf(stderr, "fork failed\n");
exit(1);
} else if (rc == 0) {
printf("hello, I am child (pid:%d)\n", (int) getpid());
char *myargs[3];
myargs[0] = strdup("wc"); // program: "wc" (word count)
myargs[1] = strdup("p3.c"); // argument: file to count
myargs[2] = NULL; // marks end of array
execvp(myargs[0], myargs); // runs word count
printf("this shouldn't print out");
} else {
int wc = wait(NULL);
printf("hello, I am parent of %d (wc:%d) (pid:%d)\n", rc, wc, (int) getpid());
}
return 0;
}
# ./p3
hello world (pid:94)
hello, I am child (pid:95)
26 107 828 p3.c
hello, I am parent of 95 (wc:95) (pid:94)
子進(jìn)程調(diào)用execvp()來(lái)運(yùn)行字符計(jì)數(shù)程序wc羊赵，它會(huì)針對(duì)源代碼文件p3.c運(yùn)行wc，輸出文件有多少行扇谣、多少單詞昧捷、多少字節(jié)
exec()會(huì)從可執(zhí)行程序中加載代碼和靜態(tài)數(shù)據(jù)，并用它覆寫(xiě)自己的代碼段罐寨，堆靡挥、棧和其他內(nèi)存空間也會(huì)被重新初始化。因此它并沒(méi)有創(chuàng)建新的進(jìn)程鸯绿，而是直接將當(dāng)前運(yùn)行的程序（以前的p3）替換為不同的運(yùn)行程序（wc）跋破。子進(jìn)程執(zhí)行exec()之后，幾乎就像p3.c從為運(yùn)行過(guò)一樣瓶蝴，對(duì)exec()的成功調(diào)用永遠(yuǎn)不會(huì)返回毒返。
0x04 為什么這樣設(shè)計(jì)API
看了上面3個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，或許我們只能理解wait()的用途舷手，fork()拧簸、exec()這兩個(gè)用于創(chuàng)建進(jìn)程的API是不是顯得比較奇怪？
我們看一下這兩個(gè)API結(jié)合起來(lái)可以實(shí)現(xiàn)什么：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
int rc = fork();
if (rc < 0) {
fprintf(stderr, "fork failed\n");
exit(1);
} else if (rc == 0) {
close(STDOUT_FILENO);
open("./p4.output", O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC, S_IRWXU);
char *myargs[3];
myargs[0] = strdup("wc");
myargs[1] = strdup("p4.c");
myargs[2] = NULL;
execvp(myargs[0], myargs);
} else {
int wc = wait(NULL);
}
return 0;
}
# ./p4
# cat p4.output
26 66 595 p4.c
這段代碼實(shí)現(xiàn)的功能聚霜，就是通過(guò)wc計(jì)算出p4.c這個(gè)文件有多少行狡恬、多少單詞珠叔、多少字節(jié)，并且將這些內(nèi)容寫(xiě)到新的文件p4.output中弟劲。
具體步驟如下：
- 父進(jìn)程fork()出子進(jìn)程
- 子進(jìn)程關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)輸出
- 通過(guò)調(diào)用execvp()執(zhí)行wc祷安，計(jì)算文件行數(shù)、單詞數(shù)兔乞、字節(jié)數(shù)
- 計(jì)算結(jié)果輸出到文件p4.output中
本質(zhì)上這段代碼實(shí)現(xiàn)的功能就等價(jià)于 wc p4.c > p4.output
fork()和exec()是非常強(qiáng)大的API汇鞭，在構(gòu)建UNIX shell時(shí)非常有用。我們甚至在了解他們時(shí)覺(jué)得很奇怪庸追，其實(shí)這些都是經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)實(shí)驗(yàn)得出來(lái)的成果霍骄。一篇著名論文中也說(shuō)過(guò)：Get it right！抽象和簡(jiǎn)化都不能替代 Get it right淡溯，只要這些API能幫助我們做正確的事读整，那就有它們存在的理由。
