fork、exec系列与system、popen区别

蓝色键盘

两个问题，请大家一起讨论。


1、fork和exec系列调用前后，进程在内存的“数据段”，“堆栈段”和“代码段”有什么不同？除此以外，fork和exec系列调用还有什么区别？



2、system和popen有什么区别？都常用在什么场合？

无双

文件描述字在fork和exec中都是保持打开的
我学理这个比较重要

无双

有点跑题了
但是还是请大家思考一下其它比较重要的地方

uiibono

对于fork（）：
1、子进程复制父进程的所有进程内存到其内存地址空间中。父、子进程的
“数据段”，“堆栈段”和“代码段”完全相同，即子进程中的每一个字节都
  和父进程一样。
2、子进程的当前工作目录、umask掩码值和父进程相同，fork（）之前父进程
  打开的文件描述符，在子进程中同样打开，并且都指向相同的文件表项。
3、子进程拥有自己的进程ID。

对于exec（）：
1、进程调用exec（）后，将在同一块进程内存里用一个新程序来代替调用
  exec（）的那个进程，新程序代替当前进程映像，当前进程的“数据段”，
“堆栈段”和“代码段”背新程序改写。
2、新程序会保持调用exec（）进程的ID不变。
3、调用exec（）之前打开打开的描述字继续打开（好像有什么参数可以令打开
  的描述字在新程序中关闭）

蓝色键盘

1、fork（）
    一个程序一调用fork函数，系统就为一个新的进程准备了前述三个段，首先，系统让新的进程与旧的进程使用同一个代码段，因为它们的程序还是相同的，对于数据段和堆栈段，系统则复制一份给新的进程，这样，父进程的所有数据都可以留给子进程，但是，子进程一旦开始运行，虽然它继承了父进程的一切数据，但实际上数据却已经分开，相互之间不再有影响了，也就是说，它们之间不再共享任何数据了。而如果两个进程要共享什么数据的话，就要使用另一套函数（shmget，shmat，shmdt等）来操作。现在，已经是两个进程了，对于父进程，fork函数返回了子程序的进程号，而对于子程序，fork函数则返回零，这样，对于程序，只要判断fork函数的返回值，就知道自己是处于父进程还是子进程中。

   事实上，目前大多数的unix系统在实现上并没有作真正的copy。一般的，CPU都是以“页”为单位分配空间的，象INTEL的CPU，其一页在通常情况下是4K字节大小，而无论是数据段还是堆栈段都是由许多“页”构成的，fork函数复制这两个段，只是“逻辑”上的，并非“物理”上的，也就是说，实际执行fork时，物理空间上两个进程的数据段和堆栈段都还是共享着的，当有一个进程写了某个数据时，这时两个进程之间的数据才有了区
别，系统就将有区别的“页”从物理上也分开。系统在空间上的开销就可以达到最小。

2、对于exec系列函数
    一个进程一旦调用exec类函数，它本身就“死亡”了，系统把代码段替换成新的程序的代码，废弃原有的数据段和堆栈段，并为新程序分配新的数据段与堆栈段，唯一留下的，就是进程号，也就是说，对系统而言，还是同一个进程，不过已经是另一个程序了。不过exec类函数中有的还允许继承环境变量之类的信息，这个通过exec系列函数中的一部分函数的参数可以得到。

蓝色键盘

子进程继承了父进程的几乎所有的属性,包括如下：　
.　实际UID,GID和有效UID,GID.　
.　环境变量.　
.　附加GID.　
.　调用exec()时的关闭标志.　
.　UID设置模式比特位.　
.　GID设置模式比特位.　
.　进程组号.　
.　会话ID.　
.　控制终端.　
.　当前工作目录.　
.　根目录.　
.　文件创建掩码UMASK.　
.　文件长度限制ULIMIT.　
.　预定值,　如优先级和任何其他的进程预定参数,　根据种类不同决定是否可以继承.　
.　还有一些其它属性.　


但子进程也有与父进程不同的属性，这点很重要：
.　进程号,　子进程号不同与任何一个活动的进程组号.　
.　父进程号.　
.　子进程继承父进程的文件描述符或流时,具有自己的一个拷贝并且与父进程和其它子进程共享该资源.　
.　子进程的用户时间和系统时间被初始化为0.　
.　子进程的超时时钟设置为0.　
.　子进程的信号处理函数指针组置为空.　
.　子进程不继承父进程的记录锁.　

无双

上面这些比较重要

同时编程中也应该注意是继承了什么内容
如不用的文件描述符在fork后应该关闭

nile

基本上 fork + exec = system()

比如你的一个进程想运行几个外部程序， 比如sqlplus什么的。 可以fork子进程， 然后在子进程中exec(sqlplus)

我觉得基本和在你的进程中调用system()差不多， 更灵活？ 谁给说说看。

无双

使用system不是很安全，并且需要起一个shell
增加系统开锁

wangrujun

原帖由 "蓝色键盘" 发表：

1、fork（）
    一个进程一旦调用exec类函数，它本身就“死亡”了，系统把代码段替换成新的程序的代码，废弃原有的数据段和堆栈段，并为新程序分配新的数据段与堆栈段，唯一留下的，就是进程号，也就是说，对系统而言，还是同一个进程，不过已经是另一个程序了。不过exec类函数中有的还允许继承环境变量之类的信息，这个通过exec系列函数中的一部分函数的参数可以得到。

   

如键盘兄所述，exec 会代替原先的进程，但是为什么exec之后，仍然可以返回呢？

比如下面的程序,在第一个exec后，程序仍然可以继续运行。无论是出错处理或者是再执行下一个exec，表现都非常棒。

请教一下，是不是在exec时，系统仍然为进程设置了堆栈以保存原来进程的所有信息呢？是由内核实现的吗？与平常的function有什么不同呢？

如果我理解正确的话，我想这个也能算是exec与fork的区别之一：exec时，内核需要保存堆栈.fork时，内核不需要保存堆栈。

如果上面的说法正确的话，那么exec一定比fork要慢。
因为fork时，系统只要拷贝子进程的一次。而exec时，首先要把原来进程入栈，另外还需要把新进程拷贝到原来的进程之中。
当exec返回时，还有一个原来进程出栈的操作，也需要切换到内核态执行。

其三，如果exec的进程比原进程要大的话，还需要重新申请内存。如果比原来进程要小得多的话，是不是也浪费了相当多的内存？

请键盘和无双两位老大多多指教呀。

还有个建议，这个帖子应该加精的。大家好查看的。

1. 
   
2. #include        <sys/types.h>;
   
3. #include        <sys/wait.h>;
   
4. #include        "ourhdr.h"
   
5. 
   
6. char    *env_init[] = { "USER=unknown", "PATH=/tmp", NULL };
   
7. 
   
8. int
   
9. main(void)
   
10. {
    
11.         pid_t   pid;
    
12. 
    
13.         if ( (pid = fork()) < 0)
    
14.                 err_sys("fork error");
    
15.         else if (pid == 0) {    /* specify pathname, specify environment */
    
16.                 if (execle("/usr/home/mike/study/C/APUE/echoarg",
    
17.                                    "echoarg", "myarg1", "MY ARG2", (char *) 0,
    
18.                                    env_init) < 0)
    
19.                         err_sys("execle error");
    
20.         }
    
21.         if (waitpid(pid, NULL, 0) < 0)
    
22.                 err_sys("wait error");
    
23. 
    
24.         if ( (pid = fork()) < 0)
    
25.                 err_sys("fork error");
    
26.         else if (pid == 0) {    /* specify filename, inherit environment */
    
27.                 if (execlp("echoarg",
    
28.                                    "echoarg", "only 1 arg", (char *) 0) < 0)
    
29.                         err_sys("execlp error");
    
30.         }
    
31.         exit(0);
    
32. }

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