关于fork()和exec函数

        操作系统实验课，老师明确说了考试考fork()和exec族函数，我一直以为自己理解的比较透彻，结果昨天小quiz，考了一道非常简单的题，虽然我做对了，但是我竟然有所犹豫，所以需要巩固一下，刚刚进行了一些实验，发现理解的更进一步了。首先，上个简单的例子：

int main()
{
   int p1,p2;
  
   printf("Once or Twice %d\n",getpid());         // 1
   p1 = fork();
   if(p1 == 0)
   {
      printf("This is the child process \n");
      execl("/bin/ls","ls","-a",NULL);
      printf("Will it be displayed????? \n");            //2
   }
   else
   {
       wait(p1);
       printf("This is the parent \n");
   }
   printf("The end\n");           //3
   return 0;
}

        我发现，1,3都只会显示一次，而2永远不显示，但是讲蓝色高亮的那行execl去掉，2就会显示1次了，而3会显示2次了。说明fork()新创建的子进制只执行从fork开始后面的进程内容（注意，是“只执行”，而不是“只复制”，我们后面会看到），而exec族函数调用后会将所有的进程都覆盖，也就是说不保留父进程的任何信息，相当于脱胎换骨了，所以在那个if里面execl后面写任何代码都不会被执行的。同理，3处的代码，子进程也不好去执行了。
      然后这里就想到一个好玩的程序，如果是在for循环里面调用fork()呢，如下：
int main()
{
    int i,pid1;
    for (i=0; i < 3; i++ )
   {
      pid1 = fork();
      if (pid1 == 0) {
        printf("This is child process! \n");
        //return 0; 
      } else {
        wait(pid1);
        printf("This is parent process!\n");
      }
   }
   return 0;
}
     如果你执行一下这段程序，你就会发现，咦？不应该是显示3对么？怎么这么多？
于是，为了看得清楚：
int main()
{
  int i,pid1;
  for (i=0; i < 3; i++ )
   {
      pid1 = fork();
  
      if (pid1 == 0) {
        printf("This is child process! %d \n",i);
        //return 0; 
      } else {
        wait(pid1);
        printf("This is parent process! %d\n",i);
      }
   }
   return 0;
}
    于是，我们得到如下结果：

      为什么这么诡异呢？看到0,1,2,2,1...于是我知道了，再第一次循环的时候，子进程并非只复制父进程fork()后面的内容，而且复制了父进程的所有内容，只是它只是从fork()后面执行而已（相当于CS:IP为fork()后一条指令的地址！）
     于是这个例子就不难理解了，i = 0时，那个child开始循环，注意，这里child保存了父进程的所有内容，包括i，所以child执行i = 1，接着 i =2，结束后，开始parent 2（注意：虽然child改变了i，但是这里执行的是copy on write，即在子进程修改前，父进程先另外copy一份i保存起来），parent1（还原child1相对的那个i）....整个过程就像是递归调用似的...
     这样就把fork剖析地更清楚了：每当父进程fork一个子进程时，其实就是将子进程弄个指针过来，指向父进程的内存块，但是，保留了CS:IP，即当前进程的入口地址，然后安装父进程的内存内容进行执行...当需要改变某一内容时，父进程会另外保存这个内容，即copy on write...