进程控制系统调用详解： fork, exec, exit & wait

在计算机科学特别是操作系统领域，进程控制是核心概念之一。本文档主要关注于Unix系统中的四个关键进程控制系统调用：fork、exec、exit和wait。这些调用对于理解进程的生命周期管理、状态转换以及进程调度至关重要。 首先，**fork系统调用**（在C语言中的`fork()`函数）是创建新进程的基础。当一个进程调用fork()时，它会复制自身的所有数据和状态，创建一个全新的子进程，而原进程则成为父进程。实验要求深入理解这个过程，包括子进程如何初始化、资源分配和通信机制。在提供的实验代码中，可以看到子进程和父进程之间的区别，子进程打印"I'm the child."，而父进程则继续执行后续代码，显示了进程分叉后的工作方式。 **exec系统调用**（如`execv()`或`execvp()`），用于替换当前进程的程序代码。在这个部分，实验者需要了解当子进程执行`exec()`调用并尝试加载指定的程序时，如果文件不存在，将导致错误。这展示了进程在执行期间可能遇到的问题及其处理机制。 **exit系统调用**（`exit()`函数）则用于结束进程。当一个进程调用exit()时，它会释放所有资源，终止进程，并返回一个值给父进程，通过wait系统调用来传递。理解这个调用的正确使用可以防止资源泄露和内存管理问题。 **wait系统调用**（`wait()`或`waitpid()`）允许父进程等待其子进程的结束。在实验中，父进程在子进程调用`exec()`失败后，调用`wait()`来处理子进程的状态。这有助于父进程知道子进程是否成功执行或遇到了异常，从而实现进程间的同步和错误处理。 本实验旨在通过实践操作这些系统调用来增强学生对进程控制和操作系统内核工作原理的理解，包括进程创建、程序替换、进程结束以及父进程与子进程间通信的管理。通过实际编程和调试，学生可以深化对进程调度算法、资源管理和错误处理等概念的认识，这些都是构建高效、可靠操作系统的关键组成部分。