Python中的进程分支fork和exec详解
在Python中，进程是一种实体，它是由操作系统分配资源的最小单位。而进程分支是指一个进程可以创建一个与自己完全相同的进程，这个新的进程与原进程共享代码和数据，但是有自己独立的执行空间和资源。Python中的进程分支有两种方式：fork和exec。本文将从多个角度分析Python中的进程分支fork和exec。
1. fork
fork是Unix/Linux操作系统中的一个系统调用，可以用于创建一个新的进程。在Python中，可以通过os模块中的fork函数来调用系统的fork方法。调用fork函数时，操作系统会复制一份当前进程的所有内容，包括代码、数据、堆栈等，然后将这份复制的内容放到一个新的进程中运行。新进程与原进程共享代码和数据，但是有自己独立的执行空间和资源。
下面是一个简单的示例代码：
```python
import os
pid = os.fork()
if pid == 0:
print("Child process")
else:
print("Parent process")
print("End")
```
以上代码中，os.fork()会返回两次，对于父进程返回的pid是新创建的子进程的进程ID，对于子进程返回的pid是0。所以在代码中，如果pid等于0，则说明是子进程，否则是父进程。代码输出结果为：
```
Parent process
End
Child process
End
```
可以看到，父进程和子进程都执行了一遍程序，但是输出的顺序不同。这是因为父进程先执行，但是在执行到os.fork()时，操作系统会复制一份父进程的内容，然后执行子进程，所以先输出了“Child process”，然后才输出“End”。
2. exec
exec是Unix/Linux操作系统中的一个系统调用，可以用于在当前进程中执行一个新的程序。在Python中，可以通过os模块中的execv函数来调用系统的exec方法。调用execv函数时，操作系统会将当前进程的内容替换为新程序的内容，然后开始执行新程序。
下面是一个简单的示例代码：
```python
import os
os.execv("/bin/ls", ["ls", "-l"])
```
以上代码中，os.execv()接收两个参数，第一个参数是要执行的程序的路径，第二个参数是要传递给程序的参数。代码执行后，会执行/bin/ls程序，并输出当前目录下的文件列表。
需要注意的是，调用execv函数后，原程序的内容将被完全替换，所以execv函数后面的代码不会被执行。
3. fork和exec的结合使用
fork和exec可以结合使用，用于创建一个新的进程并在新进程中执行一个新的程序。具体操作是先调用fork函数创建一个新的进程，然后在子进程中调用exec函数执行新的程序。
下面是一个简单的示例代码：
```python
import os
pid = os.fork()
if pid == 0:
os.execv("/bin/ls", ["ls", "-l"])
else:
print("Parent process")
print("End")
```
以上代码中，先调用fork函数创建一个新的进程，然后判断进程ID，如果是子进程则调用execv函数执行/bin/ls程序，否则输出“Parent process”。代码输出结果为：
```
Parent process
End
total 8
-rw-r--r-- 1 username staff 1009 7 7 16:31 fork_exec.py
```
可以看到，父进程和子进程都执行了一遍程序，但是子进程调用了execv函数后，执行的程序变成了/bin/ls，并输出了文件列表。
4. 总结
本文从fork和exec两个角度详细介绍了Python中的进程分支，以及如何结合使用。fork函数可以用于创建一个新的进程，而exec函数可以用于在当前进程中执行一个新的程序。当两者结合使用时，可以创建一个新的进程并在新进程中执行一个新的程序。