shell中 exec，source，fork 简析

相关概念介绍：

1.内部命令和外部命令

    bash shell的命令分为两类：外部命令和内部命令。外部命令是通过系统调用或独立的程序实现的，如sed、awk等等。内部命令是由特殊的文件格式（.def）所实现，如cd、history、exec等等。

     exec和source都属于bash内部命令（builtins commands），在bash下输入man exec或man source可以查看所有的内部命令信息。

2.fork的概念

　　fork是linux的系统调用，用来创建子进程（child process）。子进程是父进程(parent process)的一个副本，从父进程那里获得一定的资源分配以及继承父进程的环境。子进程与父进程唯一不同的地方在于pid（process id）。

3.环境变量

    环境变量是传给子进程的变量，遗传性是本地变量和环境变量的根本区别。

    只能单向从父进程传给子进程。不管子进程的环境变量如何变化，都不会影响父进程的环境变量。 

4.运行shell script的方法

    ①  scripts文件开头加入 #!/bin/sh

    新产生一个子进程，然后执行相应的scripts，scripts结束后回到原父进程继续执行后续命令

    ② source命令

    在当前进程下执行，不再启用其他进程。

    source命令即点(.)命令。在bash下输入man source，找到source命令解释处，可以看到解释”Read and execute commands from filename in the current shell environment and …”。从中可以知道，source命令是在当前进程中执行参数文件中的各个命令，而不是另起子进程(或sub-shell)。

    ③  exec命令

    新产生一个子进程，然后执行相应的scripts，scripts结束后退出，不再执行原父进程后续命令

    在bash下输入man exec，找到exec命令解释处，可以看到有”No new process is created.”这样的解释，这就是说exec命令不产生新的子进程。

5.exec与source的区别

    (1) 系统调用exec是以新的进程去代替原来的进程，但进程的PID保持不变。因此，可以这样认为，exec系统调用并没有创建新的进程，只是替换了原来进程上下文的内容。原进程的代码段，数据段，堆栈段被新的进程所代替。

    一个进程主要包括以下几个方面的内容:

    ① 一个可以执行的程序

    ② 与进程相关联的全部数据(包括变量，内存，缓冲区)

    ③ 程序上下文(程序计数器PC,保存程序执行的位置) 

    (2) exec是一个函数簇，由6个函数组成，分别是以excl和execv打头的。

    执行exec系统调用，一般都是这样，用fork()函数新建立一个进程，然后让进程去执行exec调用。我们知道，在fork()建立新进程之后，父进各与子进程共享代码段，但数据空间是分开的，但父进程会把自己数据空间的内容copy到子进程中去，还有上下文也会copy到子进程中去。而为了提高效率，采用一种写时copy的策略，即创建子进程的时候，并不copy父进程的地址空间，父子进程拥有共同的地址空间，只有当子进程需要写入数据时(如向缓冲区写入数据),这时候会复制地址空间，复制缓冲区到子进程中去。从而父子进程拥有独立的地址空间。而对于fork()之后执行exec后，这种策略能够很好的提高效率，如果一开始就copy,那么exec之后，子进程的数据会被放弃，被新的进程所代替。

6.exec与system的区别

   (1) exec是直接用新的进程去代替原来的程序运行，运行完毕之后不回到原先的程序中去。

   (2) system是调用shell执行你的命令，system=fork+exec+waitpid,执行完毕之后，回到原先的程序中去。继续执行下面的部分。

总之，如果你用exec调用，首先应该fork一个新的进程，然后exec. 而system不需要你fork新进程，已经封装好了。

7.验证

    脚本parent.sh内容

#!/bin/bash
A=B
echo "PID FOR parent.sh before exec/source/fork:$$"
export A
echo "parent.sh:\$A is $A"
case $1 in
        exec)
                echo "using exec,,,,,"
                exec ./fork.sh ;;  #执行完成后结束
        source)
                echo "using source...."
                . ./fork.sh ;;  #执行完成后继续执行
        *)
                echo "using fork by default...."
                ./fork.sh ;;  #另起一个进程来执行 fork.sh 执行后继续执行parent.sh
esac

echo "PID FOR parent.sh after exec/source/fork :$$"
echo "parent.sh:\$A is $A"

    脚本fork.sh内容

#!/bin/bash
echo "PID for fork.sh:$$"
echo "fork.sh get \$A=$A from parent.sh"
A=C
export A
echo "fork.sh: \$A is $A"

    为脚本添加可执行权限。

    执行结果

# ./parent.sh exec
PID FOR parent.sh before exec/source/fork:24394
parent.sh:$A is B
using exec,,,,,
PID for fork.sh:24394
fork.sh get $A=B from parent.sh
fork.sh: $A is C  ##执行fork.sh后parent.sh后续内容未执行，PID不变

# ./parent.sh source
PID FOR parent.sh before exec/source/fork:24441
parent.sh:$A is B
using source....
PID for fork.sh:24441
fork.sh get $A=B from parent.sh
fork.sh: $A is C
PID FOR parent.sh after exec/source/fork :24441
parent.sh:$A is C  ##执行fork.sh后parent.sh后续内容继续执行，PID不变

# ./parent.sh fork
PID FOR parent.sh before exec/source/fork:24472
parent.sh:$A is B
using fork by default....
PID for fork.sh:24473
fork.sh get $A=B from parent.sh
fork.sh: $A is C
PID FOR parent.sh after exec/source/fork :24472
parent.sh:$A is B  ##执行fork.sh后parent.sh后续内容继续执行，PID改变，$A被fork.sh（子进程）改变不能传递给parent.sh（父进程）

参考：https://www.cnblogs.com/zhaoyl/archive/2012/07/07/2580749.html

参考：https://www.cnblogs.com/NullPoint/p/3561028.html