[原创]嵌入式中fork、exit和exec系统调用编写多进程程序
0赞假期过得太快了，一眨眼就要开始上班了，假期帮一个出版社写了几个教程，贴出来与大家分享一下。
系统调用的程序在嵌入式系统开发中非常重要，编写相关程序加深对系统进程及其控制的了理解。
基本原理和方法：
fork后父子进程会同步运行，但父子进程的返回顺序是不确定的。设两个变量global和test来检测父子进程共享资源的情况。同时在进程退出时对exit和_exit的区别进行测试和说明。
1．fork
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
//#include <sys/exits.h>
int global=22;
char buf[]="the test content!\n";
int main(void)
{ int test=0,stat;
pid_t pid;
if(write(STDOUT_FILENO,buf,sizeof(buf)-1)!=sizeof(buf)-1)
perror("write error!");
printf(" fork test!\n");
/* fork */
pid = fork(); /*we should check the error*/
if(pid == -1){
perror("fork");
exit; }
/*if the pid=0 then it is the child*/
else if(pid == 0){
global++; test++;
printf("global=%d test%d Child,my PID is %d\n",global,test,getpid());
exit(0);
}
/*else be the parent*/
global+=2;
test+=2;
printf("global=%d test%d Parent,my PID is %d\n",global,test,getpid());
exit(0);
//printf("global=%d test%d Parent,my PID is %d",global,test,getpid());
//_exit(0);
}
编译执行，并分析结果：
[root@localhost root]# ./test
the test content!
fork test!
global=23 test=1 Child,my PID is 2751
global=24 test=2 Parent,my PID is 2750
可以看出父子进程打印出了各自的进程号和对应变量的值，显然global和test在父子进程间是独立的，其各自的操作不会对对方的值有影响。将上述代码最后的两行代码替换为注释掉的_exit(0)行，重新编译，查看结果，解释原因：
[root@localhost root]# ./test
the test content!
fork test!
global=23 test=1 Child,my PID is 2771
父进程的信息没有打印出来，其原因是：_exit()函数直接使进程停止运行，清除其使用的内存空间，并销毁其在内核中的各种数据结构；而exit()函数则在这些基础上作了一些包装，在执行退出之前加了若干道工序。exit()函数在调用exit系统调用之前要检查文件的打开情况，把文件缓冲区中的内容写回文件，即会 "清理I/O缓冲"。若将上述_exit(0)改为exit(0)，则肯定会有打印。另外，需要注意换行符\n会引起IO的清理操作，若下面的语句printf("global=%d test%d Parent,my PID is %d",global,test,getpid()); 加上\n，则调用_exit(0)的结果和调用exit(0)的结果是一样的。
2．vfork的特点
将上述代码的pid = fork(); 改为pid = vfork();编译后运行结果如下：
[root@localhost root]# ./test
the test content!
fork test!
global=23 test=1 Child,my PID is 2849
global=25 test=3 Parent,my PID is 2848
可以看出，vfork与fork区别在于共享的资源不一样，vfork调用后，子进程先对global和test加1，父进程运行时，在其基础之上再加2，得到上述运行结果。即vfork的特点是：在调用execv或者exit前子进程对变量的修改会影响到父进程，即他们是共享的；
特别注意：父进程等待子进程调用execv或exit才继续执行。则若子进程依赖父进程的进一步动作时，父进程又必须阻塞到子进程调用execv或者exit才会往下执行，此时就会造成“死锁”。读者可自己设计测试一下这种“死锁”状态。
3．execv函数族的使用
注意点：调用execv后,程序不再返回！在上述代码基础上，在子进程的退出代码前加入如下代码：
printf("global=%d test%d Child,my PID is %d\n",global,test,getpid());
if(execl("/bin/ps","ps","-au",NULL)<0)
perror("execl error!");
printf("this message will never be printed!\n");
exit(0);
编译运行后结果为：
[root@localhost root]# ./test
the test content!
fork test!
global=23 test=1 Child,my PID is 2909
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 2719 0.0 0.6 43601032 pts/1 S 23:14 0:00 /bin/bash
root 2908 0.0 0.1 1340 276 pts/1 R 23:38 0:00 ./test
root 2909 0.0 0.4 2684 736 pts/1 R 23:38 0:00 ps -au
global=25 test=3 Parent,my PID is 2908
4．waitpid的作用是等待子进程退出并回收其资源，同时可以通过WIFEXITED等宏调用可以检测子进程退出的状态。在第一个示例fork使用的代码基础上进行修改，添加检测进程退出状态的子函数，参考代码如下：
void exit_check(int stat)
{ if(WIFEXITED(stat))
printf("exit normally!the return code is: %d \n",WEXITSTATUS(stat));
else if(WIFSIGNALED(stat))
printf("exit abnormally!the signal code is: %d %s\n",WTERMSIG(stat),
#ifdef WCOREDUMP /
WCOREDUMP(stat) ? "(core file generated)":"");
#else
"");
#endif // 条件编译，如WIFSIGNALED(stat)为非0，
//且此进程产生一个内存映射文件(core dump)则返回非0
else if(WIFSTOPPED(stat)) //如果子进程暂停(stopped)则返回非0
printf("!the stop code is: %d \n",WSTOPSIG(stat));
}
在父进程处理global和test变量前加入如下代码:
if(waitpid(pid,&stat,0)!=pid)
perror("wait error");
exit_check(stat); // the status of exit check
编译运行后结果为：
[root@localhost root]# ./test
the test content!
fork test!
global=23 test=1 Child,my PID is 2973
exit normally!the return code is: 0
global=24 test=2 Parent,my PID is 2972
可以看出父进程回收了退出的子进程的资源，检测到了它的退出状态。
相信大家对系统调用程序有了深刻认识，有问题的朋友可以给我发消息，大家一起探讨。
