Linux进程创建：fork函数与进程家族树解析

"本文主要介绍了进程家族树的概念，以及Linux系统中进程创建的过程，特别是fork函数的使用。通过示例程序解析了fork函数如何创建子进程，并探讨了进程的资源继承和进程映像的装载。此外，还提到了查看进程创建层次关系的 pstree 命令。" 在操作系统中，进程是程序的执行实例，具有独立的内存空间和状态。当一个进程创建另一个进程时，它们之间形成了家族关系。父进程是创建者，而子进程是被创建者。在Linux系统中，`fork()`函数是用于创建子进程的关键系统调用。它会创建一个与父进程几乎完全相同的副本，即子进程，这个副本包括CPU寄存器内容、内存中的程序代码等。当`fork()`成功执行时，它在父进程中返回子进程的PID，在子进程中返回0。 示例程序1展示了`fork()`函数的基本用法。在这个程序中，如果`fork()`成功，父进程会打印"this is the parent process"，而子进程会打印"this is the child process"。通过多次调用`fork()`，可以创建多层的子进程，形成进程家族树。 `pstree`命令可以帮助我们可视化这些进程间的层次结构，清晰地展示每个进程的父进程和子进程。通过这个命令，用户可以方便地跟踪进程的创建路径。 进程映像是指进程在内存中的布局，包括代码、数据和堆栈等。当一个进程创建子进程时，子进程的映像是父进程映像的一个副本。但是，子进程并不是简单地共享父进程的所有资源，而是拥有自己的独立副本。尽管如此，有些资源，如文件描述符和信号处理方式，会被默认继承。 为了改变子进程的执行代码，Linux提供了`exec`系列函数，如`execl`。这些函数允许我们将新的可执行文件替换当前进程的映像，使得子进程执行新的程序。示例程序2中，父进程创建子进程后，子进程通过`execl`执行了`child_image.exe`，从而改变了它的执行流。 总结来说，进程创建是操作系统中一个核心的概念，`fork`和`exec`函数则是实现这一过程的关键工具。理解这些机制对于深入理解操作系统的工作原理以及进行系统编程至关重要。通过实验和实践，我们可以更好地掌握这些概念并应用于实际的软件开发中。