进程API

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1. 编写一个调用 fork() 的程序。在调用 fork() 之前，让主进程访问一个变量（如 x）并将其值设为某个值（如 100）。子进程中的变量值是多少？当子进程和父进程都改变 x 的值时，变量会发生什么变化？

   调用fork会创建一个与父进程几乎完全一样的副本，且会复制当前执行的上下文，所以子进程中的变量值是100，它们改变x的值都是互不影响的。执行python q1.py可得到结果如下：

   1 2 3 4

   Parent process - x: 100 Parent process - x after modification: 150 Child process - x: 100 Child process - x after modification: 50

2. 编写一个程序，打开一个文件（使用 open() 系统调用），然后调用 fork() 创建一个新进程。子进程和父进程都能访问 open() 返回的文件描述符吗？当它们同时（即同时）向文件写入时会发生什么情况？

   父进程的文件描述符也会继承，所以子进程也可以往 test.txt写入消息，虽然父进程和子进程的文件描述符是相同的，但是它们各自的文件描述符指向的是相同文件的不同偏移位置。在写入文件时，操作系统会维护两个进程的文件偏移，确保它们互不干扰。执行python q2.py可验证。

3. 使用fork()编写另一个程序。子进程应打印“hello”，父进程应打印“goodbye”。您应尽量确保子进程始终先打印；您能在不在父进程中调用wait()的情况下实现吗？

   如果不使用wait，则可以使用time.sleep()通过短暂的休眠来实现。执行python q3.py可验证结果。

4. 编写一个调用fork()然后调用某种形式的exec()来运行程序/bin/ls的程序。看看你能否尝试所有的exec()变体，包括（在Linux上）execl()、execle()、execlp()、execv()、execvp()和execvpe(). 为什么你认为同一基本调用有这么多变体？ q4.py尝试了所有的变体。这些变体的存在主要是为了提供不同的参数传递方式和环境设置，以满足不同的编程需求和场景。具体如下：
   1. execl()和execlp()：
      • execl()接受一个可变数量的参数，用于指定执行文件的路径以及命令行参数，参数列表以NULL结尾。
      • execlp()函数接受与execl()相同的参数列表，但它还会在系统的PATH环境变量中搜索可执行文件。
   2. execv()和execvp()：
      • execv()接受两个参数，第一个参数是要执行的文件的路径，第二个参数是一个字符串数组，表示命令行参数，数组的第一个元素通常是执行文件的名称。
      • execvp()函数与execv()类似，但它会在系统的PATH环境变量中搜索可执行文件。
   3. execle()和execvpe()：
      • execle()函数允许指定新程序的环境变量，它接受一个额外的参数environ，用于传递环境变量数组。
      • execvpe()函数允许指定新程序的环境变量，并且会在系统的PATH环境变量中搜索可执行文件。
5. 现在编写一个程序，在父进程中使用wait()等待子进程完成。wait()返回什么？如果在子进程中使用wait()会发生什么？

   wait()返回的状态信息通常是一个16位的整数，其中高8位存储了子进程的退出状态码，低8位存储了终止信号的编号（如果子进程是由信号终止的话）。如果在子进程中调用wait()函数，由于子进程没有子进程，wait()函数会立即返回-1，并设置 errno 为 ECHILD。实验见q5.py

6. 对之前的程序稍作修改，这次使用 waitpid() 而不是 wait()。 waitpid() 什么时候有用？

   当您想要等待特定子进程完成而不是像 wait() 那样等待任何子进程完成时，waitpid() 非常有用。它允许您指定您有兴趣等待的子进程的 PID。这在父进程生成多个子进程并需要单独处理它们的情况下非常有用。

7. 编写一个程序，创建一个子进程，然后在子进程中关闭标准输出（STDOUT FILENO）。如果子进程在关闭描述符后调用 printf() 来打印一些输出，会发生什么？

   如果我们关闭 stdout 文件描述符，我们将无法使用 printf() 在屏幕上写入内容。但不会发生任何错误。

8. 编写一个程序，创建两个子进程，并使用pipe()系统调用将一个子进程的标准输出连接到另一个子进程的标准输入。

   我们使用 pipe() 系统调用创建一个管道，如果不成功则退出。我们通过 fork() 调用创建第一个子进程（我们称之为 A），然后，在为父进程运行的代码部分中，我们进行第二个 fork() 调用来创建第二个子进程（我们称之为 B）。 A 使用 dup2 使 stdout 指向管道的写入端，并向管道的写入端传递一个字符串。B使用dup2使stdin指向管道的读取端，并从管道的读取端读取。这将 A 的标准输出连接到 B 的标准输入。