forking() 和 CreateProcess()

Posted 2023-02-16

【中文标题】forking() 和 CreateProcess()

【英文标题】：forking() and CreateProcess()

【发布时间】：2012-12-12 12:35:52

【问题描述】：

对于 Linux 和 WinXP，forking() 和 CreateProcess（带有所有必需的参数）是否分别相同？

如果它们不同，那么有人可以解释这两种情况的不同之处吗？

谢谢

【参考方案1】：

他们在不同的系统上做不同的事情。 CreateProcess 是仅适用于 Windows 的函数，而 fork 仅适用于 POSIX（例如 Linux 和 Mac OSX）系统。

fork 系统调用创建一个新进程，并从调用fork 函数的位置开始在父进程和子进程中继续执行。 CreateProcess 创建一个新进程并从磁盘加载程序。唯一的相似之处是最终结果是创建了一个新流程。

有关更多信息，请阅读CreateProcess 和fork 上的相应手册页。

【参考方案2】：

CreateProcess 采取以下步骤：

在内核中创建和初始化进程控制块 (PCB)。 创建并初始化一个新的地址空间。 将程序 prog 加载到地址空间中。 将参数 args 复制到地址空间的内存中。 初始化硬件上下文以在“开始”处开始执行。 通知调度程序新进程已准备好运行。

Unix 的 fork 采取以下步骤：

在内核中创建和初始化进程控制块 (PCB) 创建一个新的地址空间 使用整个内容的副本初始化地址空间 父级的地址空间 继承父级的执行上下文（例如，任何打开的文件） 通知调度程序新进程已准备好运行

它会创建父进程的完整副本，并且父进程不会为子进程设置运行时环境，因为父进程信任自己的设置。子进程是父进程的完整副本，除了它的进程 ID（fork 返回的内容）。分叉的进程继续运行与其父进程相同的程序，直到它执行显式执行。当子调用 exec 其中时，新的可执行映像进入内存并运行。

制作完整副本的效率如何？写时复制。它实际上只复制虚拟内存映射。段表中的所有段都是只读的。如果父级或子级编辑段中的数据，则会引发异常，并且内核会创建该段的完整内存副本。 answer

很好地解释了这一点

父母和孩子之间共享资源有几个好处： - 直观地说，资源管理：维护进程状态所需的内存更少 - 缓存资源是共享的，这意味着当数据没有被覆盖时，数据的时间局部性更大，这提高了性能，因为从更大的缓存/磁盘检索数据非常耗时。

共享资源的缺点： - 当写入很常见时，它会将数据置于其他进程的无效状态，如果子进程在单独的核心上运行，这会导致一致性缺失，这是代价高昂的，因为更改必须传播到 L3缓存。

不过，一般来说，程序读取的内容远多于写入内容，通常子/父级只需要对其堆栈进行写入，而这只是其程序块的一小部分。

另外 Unix fork 是不同的，因为它返回两次，一次在父进程中（其子进程的进程 id），一次在子进程中（0，恭喜你是一个新的婴儿进程），这就是我们在我们的如果我们是孩子或父母的代码。

Unix Exec 执行以下操作：

将程序 prog 加载到当前地址空间。 将参数 args 复制到地址空间的内存中。 初始化硬件上下文以在“开始”处开始执行。

父母可以选择等待孩子完成。当孩子完成时，当调用退出时是通知父母等待的时间。

【参考方案3】：

我举两个例子来说明区别：fork():

#include "stdio.h"  
#include "stdlib.h"
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int fac(int);
int main(void)  

    int child_ret,input_num=-1;
    pid_t pid1;
    while(input_num<0)
        printf("\nPlease input a non-negative number:  ");
        scanf("%d",&input_num);
    
    if((pid1=fork())<0)
        printf("fork error");
    
    else if(pid1==0)
        printf("\nI am the child process,my PID is %d.\n\nThe first %d numbers of fibonacci sequence is:\n", getpid(),input_num);
        for (int i=0;i<input_num;i++)
        printf("%d\n", fac(i+1));
    
    else
        wait(&child_ret);
        printf("\nI am the parent process,my PID is %d.\n\n", getpid());
    
    return 0;

int fac(int n)

    if (n<=2) return n-1;
    else 
    
        return fac(n-1)+fac(n-2);
    

在这个程序中，fork 会做一个拷贝并返回两个值。我们将复制的进程称为父进程，另一个称为子进程。如果我们调用exec()函数，整个进程将被一个新的程序替换，除了PID。

CreateProcess()：

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <tchar.h>

void _tmain( VOID )

    STARTUPINFO si;
    PROCESS_INFORMATION pi;
    LPTSTR szCmdline=_tcsdup(TEXT("MyChildProcess"));

    ZeroMemory( &si, sizeof(si) );
    si.cb = sizeof(si);
    ZeroMemory( &pi, sizeof(pi) );

    // Start the child process.
    if( !CreateProcess( NULL,   // No module name (use command line)
       szCmdline,      // Command line
       NULL,           // Process handle not inheritable
       NULL,           // Thread handle not inheritable
       FALSE,          // Set handle inheritance to FALSE
       0,              // No creation flags
       NULL,           // Use parent's environment block
       NULL,           // Use parent's starting directory
       &si,            // Pointer to STARTUPINFO structure
       &pi )           // Pointer to PROCESS_INFORMATION structure
       )
    
       printf( "CreateProcess failed (%d)./n", GetLastError() );
       return;
    

    // Wait until child process exits.
    WaitForSingleObject( pi.hProcess, INFINITE );

    // Close process and thread handles.
    CloseHandle( pi.hProcess );
    CloseHandle( pi.hThread );

这是来自 MSDN 的示例。我们所说的新建进程必须是Windows系统中一个单独的*.exe程序。新进程是一个全新的进程，只有返回值与旧进程的唯一联系。 总之，我们经常将fork()+exec() 视为CreateProcess()。事实上，fork() 与 Windows 中的CreateThread() 更相似。