Bash 的 no-fork 优化

我们知道，Bash 在执行一个外部命令时，会先 fork() 一个子进程，然后在子进程里面执行 execve() 去加载那个外部程序。fork 子进程是会耗性能的，所以 Bash 会在下面几种情况下不 fork 子进程，直接在当前进程执行 execve()。

bash -c 'command'

如果用了 bash -c 的形式启动 Bash，同时 -c 选项的参数里只包含一个命令，比如 bash -c 'sleep 666'，这时 Bash 不会 fork 子进程去运行 sleep 命令，它会让 sleep 直接占用自己现有的进程：

$ bash -c 'sleep 666' &

$ pstree -ap

...

|  `-bash,3117

|      |-pstree,3119 -ap

|      `-sleep,3118 666

...

3117 是我当前敲入命令的交互 Shell，3118 就是 bash -c 启动的那个进程，然后直接被替换成了 sleep，pid 还是 3118。

我们可以看一下 Bash 无法优化的情况下，进程树是什么样的： 

$ bash -c 'sleep 666;ls' &

$ pstree -ap

...

|  `-bash,3117

|      |-bash,3120 -c sleep\040666;ls

|      |   `-sleep,3121 666

|      `-pstree,3122 -ap

...

这次我们给 -c 的参数包含了两个命令，sleep 和 ls，所以 Bash 不能让 sleep 占用它的进程，因为执行完 sleep 它还得去执行 ls。

bash -c 'command1 && command2 || command3 ... && commandN'

在这种由若干个 && 和 || 把若干个简单命令组成的的复合命令中，最右侧的那个（commandN）命令执行时（如果执行到的话）会进行 no-fork 优化：

$ bash -c 'sleep 1 || sleep 2 && sleep 666' &

$ pstree -ap # 等 3 秒钟后再执行这条

...

|  `-bash,3117

|      |-pstree,3126 -ap

|      `-sleep,3123 666

...

在 bash -c 'sleep 1 || sleep 2 && sleep 666' 这条命令中，一共产生过 3 个进程，bash -c 首先产生了一个进程 3123，然后 3123 又分别 fork 出两个子进程 3124 和 3125 来分别执行 sleep 1 和 sleep 2，sleep 666 没有产生新的进程，它和 bash -c 用了同一个进程，也就是 3123。这个优化在 Bash 4.4 之前没有。

( command )

用显示的子 shell 语法运行一个单独的命令，比如 ( sleep 100 )，如果不进行优化的话，这里应该先 fork 一个子 shell，然后这个子 shell 会再 fork 一个子子 shell 去运行 sleep，一共 fork 两次，再极端点：( ( ( ( ( sleep 100 ) ) ) ) )，会产生一个 5 级的子 shell（( ( ( ( ( echo $BASH_SUBSHELL ) ) ) ) ) 的确会输出 5），一共 fork 6次，然而 Bash 并不会这样做，无论你嵌套了多少级，Bash 只会 fork 一次，只产生一个子进程，然后在这个进程里执行 sleep 命令。