在 C 中使用 execve 加载程序时子进程如何终止

Question

我是 C 的初学者，我正在努力理解 C 中的 execve 函数来调用子进程来加载和运行可执行对象文件。

我们知道execve只有在出现找不到文件名之类的错误时才会返回调用程序，所以它只被调用一次，永远不会返回。

这是我的问题，如果我们 fork 一个子进程来调用 execve 但由于 execve 永远不会返回，如果一切正常，它将始终执行某些操作，这意味着子进程永远不会终止，所以父进程如何获得这个子进程？下面是示例代码

if ((pid = Fork()) == 0) { /* Child runs user job */
   if (execve(argv[0], argv, environ) < 0) {      -------->line 2
      printf("%s: Command not found.\n", argv[0]);
      exit(0);
   }
}

/* Parent waits for foreground job to terminate */
if (waitpid(pid, &status, 0) < 0) {  ------------> but the child process never terminated
   printf("waitpid error");
}

所以在第 2 行，execve(argv[0], argv, environ) 永远不会返回，所以子进程永远不会终止？

Answer 1

您的程序foo，将启动一些子进程来运行其他程序bar， 并且您希望它使用基本的系统调用 fork 和 execve 来做到这一点

让我们调用您的初始foo 进程p1。 （这代表一些pid。）

首先，您将致电fork。 这会创建一个 p1 的子进程，该进程正在运行 foo 的 另一个实例 调用那个子进程p1.1。

p1.1 正在运行 foo。但是你想运行bar。所以立即在 p1.1 中，foo 调用 execve(path/to/bar ...)。 这将 p1.1 正在运行的foo 实例替换为bar 实例。然后你的 子进程 p1.1 正在运行 bar，如您所愿。

要清楚这一点：-

execve(path/to/bar ...) 是否不在新的子进程中启动bar p1.1，并让 p1.1 仍在运行foo 的分叉后实例。相反，execve(path/to/bar ...) 替换 foo 的实例与 bar 的实例在进程 p1.1 中。在fork 之后，但在execve 之前， 我们有：

p1[foo] -> p1.1[foo]

在execve 之后我们有：

p1[foo] -> p1.1[bar]

不是：

p1[foo] -> p1.1[foo] -> p1.1.1[bar]

你可以看到execve不能返回成功给它的调用者，p1.1[foo]， 因为如果execve 成功，那么p1.1[foo] 不再存在。 当然execve 不能将成功返回给p1[foo]，因为p1[foo] 没有调用它。

由于 execve 永远不会返回，如果一切正常，它将始终执行某些操作

没有。 execve 将 p1.1[foo] 替换为 p1.1[bar] 并且不返回，因为调用者不再存在。然后 p1.1[bar] 一直运行直到它终止。

p1.1[bar] 迟早会以其中一种方式终止 any 程序终止：它将运行到正常的exit，或者它将 被信号杀死，或者它可能会主动调用abort。

父进程（p1）如何获取这个子进程（p1.1）？

首先，不必。一旦 p1[foo] 启动了 p1.1，它就可以， 如果这就是你想要的，那就别管 p1.1，继续做其他事情 如果有的话，最后是exit。如果 p1 在 p1.1 之前终止，则 p1.1 变成orphan process。 一个孤儿进程立即被init process 采用为子进程。所以 如果在此期间没有任何东西终止它，p1.1 将在init 终止时获得，在系统关闭时。

但很可能，您不想放弃孤儿，而您确实希望foo 知道孩子bar 的退出状态。在这种情况下， p1[foo] 迟早要致电wait/waitpid 来学习p1.1 结束，然后采取相应的行动。

与此同时，p1[foo] 很可能正在使用一些 inter-process communication 的形式。和/或 p1[foo] 可能 注意 p1.1[bar] 还没有结束时经过的时间。在这些方式中的一种或其他方式中，p1[foo] 可能会确定 p1.1[bar] 有麻烦了，持续了太久，决定killp1.1 自己。 当 p1.1 被杀 - 无论是谁干的 - 或根据自己的意愿结束，wait/waitpid 将把该信息返回给 p1[foo]，然后它 可能会自行退出，或继续做其他事情。

在您询问的评论中：

我们不能像这样设计 [execve]：如果子进程终止则返回 1？

这样的系统调用当然可以设计，并且已经存在，但它不能 是一个替换调用进程的非阻塞系统调用，这就是execve 是。这将是一个运行调用的子进程的阻塞系统调用 进程并将子进程的退出状态返回给父进程。这样做的人是system

Answer 2

来自execve的手册页：

成功时，execve() 不返回，错误时返回 -1，并且 errno 设置得当。

要从子进程接收返回值，需要使用wait

Answer 3

在简单的情况下，无论你调用exec是否成功，子进程最终都会终止。所以这很容易......只需为它使用fork 创建的每个孩子设置父母wait。

但是，有一种技术可以将故障从exec 传播到父级。该技术的工作原理如下：

1. 创建管道。
2. 叉子。
3. 在子进程中，关闭管道的读取端。将写入端标记为 close-on-exec。
4. 给孩子打电话exec。如果失败，则将失败消息写入管道，然后退出。
5. 从父进程，关闭管道的写端，从读端读取。

如果exec成功，父进程将不读取任何数据，只获取EOF。如果失败，父级将读取错误消息。