进程创建大盘点

news2024/9/23 3:15:30

进程创建回顾

通过 fork() 创建子进程，然后通过 execve(...) 将子进程的进程空间替代为 path 所指定程序的进程空间，随后执行 path 所指定的程序

问题

进程创建是否只能依赖于 fork() 和 execve(...) ?

再轮进程创建

fork() 通过完整复制当前进程的方式创建新进程，execve() 根据参数覆盖进程数据 (一个不留)

我们在 fork() 之后，立即执行 execve() 的话，fork() 复制父进程进程空间的操作是多余的，因为 execve() 会覆盖复制出来的父进程进程空间

pid_t vfork(void);

vfork() 用于创建子进程，然而不会复制父进程中的数据

vfork() 创建出的子进程直接使用父进程空间 (没有完整独立的进程空间)

vfork() 创建的子进程对数据 (变量) 的修改会直接反馈到父进程中

vfork() 是为了 execve() 系统调用而设计

下面的程序运行后会发生什么？


#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char* argv[])
{   
    pid_t pid = 0;
    int var = 88;
    
    printf("parent = %d\n", getpid());
    
    if( (pid = vfork()) < 0 )
    {
        printf("vfork error\n");
    }
    else if( pid == 0 )
    {
        printf("pid = %d, var = %d\n", getpid(), var);
        var++;
        printf("pid = %d, var = %d\n", getpid(), var);
		
        return 0; /* destroy parent stack frame */
    }
    
    printf("parent = %d, var = %d\n", getpid(), var);
    
    return 0;
}

程序运行结果如下图所示：

程序出现了段错误，崩溃了

程序崩溃是因为 vfork() 后，子进程和父进程共享同一个进程空间，第 31 行，子进程 return 0 之后，会从创建点返回，破坏栈结构，使得父进程的栈空间被破坏掉，从而导致程序崩溃

vfork() 深度解析

vfork() 使得子进程共享父进程的代码和数据

vfork() 要点分析

vfork() 成功后，父进程将等待子进程结束

子进程可以使用父进程的数据 (堆，栈，全局)

子进程可以从创建点调用其他函数，但不要从创建点返回

当子进程执行流回到创建点 / 需要结束时，使用 _exit(0) 系统调用
如果使用 return 0 那么将破坏栈结构，导致后续父进程执行出错

vfork() 的正确使用


#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char* argv[])
{   
    pid_t pid = 0;
    int var = 88;
    
    printf("parent = %d\n", getpid());
    
    if( (pid = vfork()) < 0 )
    {
        printf("vfork error\n");
    }
    else if( pid == 0 )
    {
        printf("pid = %d, var = %d\n", getpid(), var);
        var++;
        printf("pid = %d, var = %d\n", getpid(), var);
		
        // return 0; /* destroy parent stack frame */
		_exit(0);
    }
    
    printf("parent = %d, var = %d\n", getpid(), var);
    
    return 0;
}

vfork() 后，子进程共享父进程的地址空间，父进程会等待子进程运行结束后，再向下运行

第 23 行，将 var 的值加一，此时 var = 89，这个变量的改动会影响到父进程，所以父进程中的 var = 89

第 27 行，_exit(0)，使得子进程结束运行，并且不会从创建点返回

程序运行结果如下图所示：