UNIX/Linux进程控制：fork与exec的运用

"本实验主要关注进程的控制，包括进程的创建、进程的睡眠、同步以及撤销等操作。实验在RedHat9.0操作系统环境下进行，通过编程验证实验原理，重点学习了UNIX/Linux系统调用fork()和exec()的使用。实验强调掌握额外的进程创建方法，熟悉进程控制的基本技巧，并通过wait()函数实现进程间的同步和通信。" 在UNIX/Linux操作系统中，进程的创建通常依赖于`fork()`系统调用，它可以复制当前进程的所有状态，包括上下文信息，创建一个新的子进程。然而，单纯使用`fork()`仅能复制父进程的状态，而`exec()`系列函数则允许我们替换子进程的执行代码，加载新的程序。`exec()`调用会用指定的可执行文件替换子进程的内存映像，从而启动新的程序执行。例如，`execl()`函数用于执行指定的命令，一旦成功，原进程将被新程序取代，且新进程拥有与调用`exec()`的进程相同的PID。 当`fork()`和`exec()`结合使用时，可以在父进程中创建子进程，然后子进程通过`exec()`加载并执行完全不同的程序，实现并发执行。这种模型常用于服务端编程，如创建子进程处理客户端请求。以下是一个典型示例： ```c int status; if (fork() == 0) { // 子进程 // ... 执行一些初始化操作 execl("/path/to/new_program", "new_program", ...); // 替换当前进程为新程序 // 如果到达这一步，说明execl失败，因为成功会跳过此行 exit(1); // 处理错误 } else { // 父进程 wait(&status); // 等待子进程结束 // ... 处理子进程结束后的逻辑 } ``` 此外，`wait()`系统调用在进程控制中起到关键作用。它使父进程暂停，直到其任一子进程终止。父进程调用`wait()`后，若子进程尚未结束，父进程会被挂起，直到接收到子进程的结束信号。这有助于确保父进程能正确清理子进程的资源，例如释放文件描述符、关闭套接字等。 实验还涵盖了进程的睡眠和同步，这些是多进程协作的关键。`sleep()`函数允许进程在指定的时间内挂起，释放CPU资源。同步机制如互斥锁、信号量等则确保多个进程在访问共享资源时不会发生冲突，以达到有序执行。 通过这个实验，学生能够深入理解进程生命周期的不同阶段，以及如何利用系统调用来控制和协调进程行为，这对于在网络工程、系统编程等领域的工作至关重要。