Linux进程复制与替换(1)
1.主函数参数介绍
通常我们在下程序的时候，主函数int main()是没有参数的。但是在在c/c++程序带环境参数的main函数标准写法是有的，其中主函数参数为int main( int argc, char* argv[], char* envp[])；
1）argc 函数参数 类型是int
2）argv 函数内容 类型是char*[]/char**
3）envp 环境变量 类型是char*[]/char**
参数详细讲解：
1. argc：参数个数计数器
- 最小值为
1（即使没有手动传参，也会默认包含程序自身的路径）。 - 例如：在终端执行
./program -a hello，则argc = 3（参数为：./program、-a、hello）。
2. argv：命令行参数数组
- 每个元素是一个以
\0结尾的字符串（C 风格字符串）。 argv[0]：程序自身的路径（绝对路径或相对路径，取决于启动方式）。argv[1]~argv[argc-1]：手动传入的命令行参数（按输入顺序排列）。argv[argc]：固定为NULL（作为数组结束的标志）。
3. envp：环境变量数组
- 每个元素是
KEY=VALUE格式的字符串，存储系统环境变量（如路径、用户名、语言等）。 - 常见环境变量：
PATH（可执行程序路径）、HOME（用户主目录）、USER（当前用户名）、LANG（系统语言）。 - 数组以
NULL结尾（遍历到NULL即结束）。 - 注意：
envp是 POSIX 标准扩展（非 C 标准强制要求），但主流编译器（GCC、Clang、MSVC）均支持。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>//参数个数 参数内容 环境变量
int main(int argc, char* argv[],char* envp[])
{int i = 0;printf("argc=%d\n",argc);for( ;i < argc; i++ ){printf("argv[%d]=%s\n",i,argv[i]);}for( i = 0; envp[i] != NULL; i++ ){printf("envp[%d]=%s\n",i,envp[i]);}exit(0);
}
2.复制进程fork
1.什么是fork？
fork()是类 Unix 操作系统（如 Linux, macOS）中用于创建新进程的一个系统调用。它的核心特点是：通过复制调用它的进程（称为父进程）来创建一个新的进程（称为子进程）。简单来说，就像一个细胞分裂。一个进程调用
fork()，然后“砰”的一声，系统中就出现了两个几乎完全相同的进程。
2.fork()核心定义与基本用法
pid_t fork();//pid_t是进程的id类型，其本质是int类型
fork()是唯一调用一次，返回两次的函数，调用fork()函数后就会创建子进程，父进程和子进程会从fork()的返回处进行执行，但是返回值不同。
父进程：fork()返回的是新穿件的子进程的id
子进程：fork()的返回值是0
出错的时候：返回-1，比如系统资源不足时就会回创建失败。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>int main() {pid_t pid; // pid_t 是专门用于表示进程ID的数据类型printf("【父进程】准备调用fork()，当前进程ID: %d\n", getpid());// 调用 fork()，程序在这里“分裂”pid = fork();// ========== 从这里开始，有两个进程在同时运行 ==========if (pid < 0) {// fork 失败fprintf(stderr, "fork failed!\n");return 1;} else if (pid == 0) {// 这是子进程的代码分支printf("【子进程】我被创建了！我的进程ID: %d，我收到的fork返回值是: %d\n", getpid(), pid);printf("【子进程】我的父进程ID是: %d\n", getppid());// 子进程可以做自己的工作，例如执行另一个程序// execlp("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);} else {// 这是父进程的代码分支 (pid > 0, pid就是子进程的ID)printf("【父进程】我创建了一个子进程！子进程ID: %d，我收到的fork返回值是: %d\n", getpid(), pid);printf("【父进程】我可能会等待子进程结束...\n");// 父进程可以在这里等待子进程结束// wait(NULL);}// 这个printf语句，父进程和子进程都会执行printf("【进程 %d】这条信息来自进程: %d\n", getpid(), getpid());return 0;
}输出的是：
【父进程】准备调用fork()，当前进程ID: 1234
【父进程】我创建了一个子进程！子进程ID: 1235，我收到的fork返回值是: 1235
【父进程】我可能会等待子进程结束...
【进程 1234】这条信息来自进程: 1234
【子进程】我被创建了！我的进程ID: 1235，我收到的fork返回值是: 0
【子进程】我的父进程ID是: 1234
【进程 1235】这条信息来自进程: 1235
注意事项：
执行流：
printf("【父进程】准备调用fork()...")只在fork()调用前执行了一次，所以只打印一次。分裂点：
pid = fork();是分裂点。之后，父进程和子进程都从下一行代码开始执行。返回值：父进程进入
else分支，因为它得到的pid是子进程的 ID（一个正数）。子进程进入else if (pid == 0)分支。并发执行：父进程和子进程是独立的调度单位，它们的
printf语句的输出可能会交织在一起，顺序是不确定的。你可能会先看到父进程的全部输出，也可能先看到子进程的，或者混合。进程ID：
getpid()获取当前进程自己的ID。
getppid()获取当前进程的父进程ID。
3.fork 的核心机制：写时复制
在深入讲解 fork() 的细节之前，必须先理解其底层的关键优化技术：写时复制。
早期的朴素想法：当调用
fork()时，立即将父进程的全部数据、堆栈、代码等内存空间复制一份给子进程。这种方式简单，但效率极低，因为：复制大量内存非常耗时。
很多情况下，子进程会立即调用
exec()来执行另一个程序，这会导致刚才复制的内存被全部丢弃，造成巨大的浪费。
现代的写时复制：
不立即复制：当
fork()被调用时，内核并不会立即复制父进程的物理内存页。共享内存：内核会为子进程创建父进程地址空间的一个副本，但这个副本目前指向与父进程相同的物理内存页。这些内存页被标记为只读。
延迟复制：当父进程或子进程中的任何一个尝试修改这些共享的内存页时，CPU 会触发一个页错误。
真正复制：内核此时才会拦截这个错误，为修改进程复制一份该内存页的物理副本，然后恢复该页的读写权限。这样，修改操作就在自己的私有副本上进行，不会影响另一个进程。
写时复制的优势：
高效：
fork()本身变得非常快，因为它只需要复制进程的内核数据结构（如页表、进程描述符等），而不需要复制沉重的物理内存。节省资源：如果进程在修改内存前就退出了，或者执行了
exec()，就完全避免了不必要的复制，节省了大量内存和 CPU 时间。
通俗的来讲写时拷贝是推迟或者免除拷贝数据的技术，当fork时，内核让子进程共享地址空间的所有页面，当父或子进程要修改的时候，才复制某个页面。对程序员是透明的，写时拷贝以页为单位。
面试题1：
int main()
{int i=0;for(;i<2:i++){fork();printf("A\n");}
}
exit(0);
}面试题2：
int main()
{int i=0;for(;i<2:i++){fork();printf("A");}
}
exit(0);
}面试题3：
int main()
{fork()||fork();printf("A\n");exit(0);
}3.僵死进程的解决方法和孤儿进程
僵死进程：
- 成因：子进程先于父进程结束，但其退出状态（如退出码）未被父进程读取，子进程的 PCB(进程控制块) 仍保留在系统中（占用少量资源）；
- 危害：大量僵尸进程会耗尽系统的 PID 资源，导致无法创建新进程；
- 解决：父进程需调用
wait()或waitpid()读取子进程的退出状态，释放其 PCB；若父进程长期运行，可注册SIGCHLD信号处理函数，
孤儿进程：
- 成因：父进程先于子进程结束，子进程的 PPID 会被系统设置为
1（init 进程，或 systemd 等现代 init 替代进程）；- 危害：孤儿进程本身无害，因为 init 进程会自动回收其退出状态，不会成为僵尸进程；
- 注意：若孤儿进程长期运行，需确保其逻辑合理（如后台服务）。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
int main(int argc, char* argv[],char* envp[])
{
char * s = NULL;
int n = 0;
pid_t pid = fork();
assert( pid != -1 );if ( pid == 0 ){s = "child";n = 4;}else{s = "parent";n = 10;}int i = 0;for(; i < n; i++ ){printf("pid=%d,s=%s\n",getpid(),s);sleep(1);}exit(0);}