Linux进程控制实践：fork与exec系统调用

"实验二 进程控制-20191" 在计算机科学特别是操作系统领域，进程控制是一项基本技能，特别是在Linux这样的Unix-like系统中。本实验“实验二 进程控制-20191”旨在帮助学生深入理解进程的概念，明确进程与程序的区别，并熟练掌握在Linux环境下进行进程的创建、管理和删除等操作。实验要求学生通过使用vim编辑器编写程序，利用fork系统调用创建复杂的进程树，并输出各个进程的ID和其父进程的ID。 **进程与程序的区别** 进程是程序的一次动态执行过程，具有独立的内存空间和状态。程序则是一个静态的代码集合，只有当被加载到内存并执行时才成为进程。在Linux中，进程的创建和程序的执行是两个独立的动作，由fork和exec系列系统调用完成。 **fork系统调用** fork()是Linux中最基础的进程创建方法。当一个进程调用fork()时，操作系统会创建一个新的进程——子进程，子进程几乎与父进程完全相同，包括拥有父进程的大部分状态（如内存映射、文件描述符等）。fork()返回值对于父进程和子进程是不同的：父进程得到子进程的PID，子进程则得到0。如果出错，两者都会得到-1。 **exec系统调用** 在创建了新的进程之后，可以使用exec家族的系统调用来替换当前进程的映像，执行新的程序。例如，execl()函数用于执行指定路径的程序，参数列表以NULL结尾。在成功调用后，当前进程的映像会被新程序替换，程序从新的入口点开始执行。若失败，execl()会返回-1并设置errno。 **进程的终止与挂起** - **exit()系统调用**：进程可以调用exit()来正常结束其生命周期。它会清理进程的资源，并向父进程发送一个SIGCHLD信号，表明子进程已终止。传入的status参数可以提供关于进程结束状态的信息。 - **pause()系统调用**：此函数使得进程暂停执行，等待接收到任何信号才会继续。一旦进程收到信号，pause()返回，进程恢复执行。这常用于等待特定事件的发生，如等待特定类型的信号处理。 **其他相关工具** 实验还涉及到一系列与进程管理相关的Linux命令和工具，如man用于查看命令或函数的帮助文档，find和grep用于查找文件和搜索文本，whereis用于定位命令的安装位置，ps用于显示当前进程状态，pgrep用于查找匹配特定条件的进程，kill用于发送信号给进程，ptree展示进程树，top显示系统资源占用情况，gcc和gdb用于C/C++程序的编译和调试，管道|用于连接命令输出。 通过这个实验，学生不仅可以掌握基础的进程控制操作，还能增强在实际环境中运用这些工具的能力，为后续更高级的系统编程和系统管理奠定基础。