10.2 Linux_并发_进程相关函数

创建子进程

函数声明如下：

pid_t fork(void);

返回值：失败返回-1，成功返回两次，子进程获得0(系统分配)，父进程获得子进程的pid

注意：fork创建子进程，实际上就是将父进程复制一遍作为子进程，但子进程只执行fork之后的代码，不执行fork之前的代码。这里的"复制"代表了父子进程的空间是独立的，互不影响。

孤儿进程与僵尸进程：

如果父进程先结束，那么子进程变成孤儿进程，最终被init进程收养，并且子进程变为后台进程。

如果子进程先结束，但父进程没有回收子进程，那么子进程变成僵尸进程。

fork基本使用方法：

pid = fork();
if(pid<0){
    perror("fork");
    return -1;
}else if(pid == 0){
    //子进程代码
}else if(pid > 0){
    //父进程代码
}

进程结束

函数声明如下：

void exit(int status);

void _exit(int status);
void _Exit(int status);

exit结束进程后，会刷新缓冲区，其余这三个函数没有区别。

status：返回给系统的状态值

注意：main函数结束会隐式调用exit函数，所以在main函数结束时会刷新缓冲区。

exit刷新缓冲区实验：

进程回收

函数声明如下：

pid_t wait(int *wstatus);
pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);

返回值：成功返回回收的子进程的pid，失败返回EOF

wstatus：保存子进程结束的状态，NULL代表直接释放子进程的PCB，不接收返回值。

pid：想要回收的子进程的pid，-1代表任意子进程，0代表进程组中的任意子进程

options：回收的方式

• 0：阻塞等待子进程结束
• WNOHANG：不阻塞等待子进程结束，子进程未结束也返回，继续执行下面代码。

注意：父进程调用该函数后一直处于阻塞状态，直到子进程结束

通过宏来解析wstatus：

wstatus中包含了是否正常退出、exit返回值、是否被信号结束、结束进程的信号类型。

解析的宏如下：

wait测试代码：

具体代码实现如下：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
int main(){
	
	pid_t pid;
	int wstatus;

	if((pid = fork()) < 0){
		return -1;
	}else if(pid == 0){
		sleep(10);
		printf("now child exit\n");
		exit(2);
	}else{
		wait(&wstatus);//以阻塞方式等待子进程退出
		printf("是否正常退出:%d\n",WIFEXITED(wstatus));
		printf("子进程的返回值为%d\n",WEXITSTATUS(wstatus));
		printf("子进程是否被信号结束%d\n",WIFSIGNALED(wstatus));
		printf("结束子进程的信号类型%d\n",WTERMSIG(wstatus));
	}
	return 0;
}

代码执行结果如下：

waitpid填写WNOHANG实验：

当子进程退出后，子进程的pid会一直存在，直到被回收。当写入WNOHANG时，waitpid不会进入阻塞。但可以通过循环的模式，一次次判断是否有子进程需要回收。

具体代码实现如下：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
int main(){
	
	pid_t pid;
	int wstatus;

	if((pid = fork()) < 0){
		return -1;
	}else if(pid == 0){
		sleep(5);
		printf("now child exit\n");
		exit(2);
	}else{
		while(1){
			if(waitpid(pid,&wstatus,WNOHANG) > 0){ //当子进程退出后,父进程退出while
				break;
			}
			printf("father is running\n");
			sleep(1);
		}
	}
	return 0;
}

代码执行结果如下：

进程执行其他程序

1、exec

exec函数的作用：

进程调用exec函数执行某个程序，调用后进程的当前内容被指定的程序替换，但进程号不变。

利用exec可以实现父子进程执行不同的程序：创建子进程->子进程调用exec执行其他功能。 

函数声明如下：

int execl(const char *pathname, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execv(const char *pathname, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);

返回值：失败返回-1

pathname：执行程序的路径

file：执行程序的名字，会从环境变量PATH中寻找该执行程序

arg：执行程序的参数，第0个参数为程序名

argv：执行程序的参数，以字符串数组形式呈现

...：写NULL、0、(char*)0，这三个中的其中一个

示例：使用execl实现 " ls -li . " 的功能

具体代码实现如下：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main(){
    
    //ls -li . 有三个参数,ls是第0个参数
	execl("/bin/ls","ls","-li",".",NULL);
	printf("get\n");
	return 0;
}

代码运行结果如下：

示例：使用execv实现 " ls -li . " 的功能

具体代码实现如下：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
int main(){
	
    //这里最后一个NULL，不需要加双引号
	char* a[] = {"ls","-li",".",NULL};

	if(execv("/bin/ls",a) == -1){
		perror("execv");
	}
	printf("get\n");
	return 0;
}

代码运行与execl一样

2、system

system的作用：

执行一个指令，调用system后会等待指令执行结束，之后继续执行下面的代码，而不是像exec那样下面的代码被替代。

函数声明如下：

int system(const char *command);

返回值：失败返回EOF

command：一个指令，以字符串形式呈现

示例：使用system实现 " ls -li . " 的功能

具体代码实现如下：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
int main(){
	
	system("ls -li .");
	printf("get\n");
	return 0;
}

代码运行结果如下：