【Linux】Linux进程控制

获取子进程status

wait 和 waitpid ，都有一个 status 参数，该参数是一个输出型参数，由操作系统填充。

如果传递 NULL ，表示不关心子进程的退出状态信息。

否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程。

status 不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下图（只研究 status 低 16 比特位）：

#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

int main()
{
    pid_t pid;

    if (pid = fork() == -1)
        perror("fork"), exit(1);
    if (pid == 0)
    {
        sleep(20);
        exit(10);
    }
    else
    {
        int st;
        int ret = wait(&st);
        if (ret > 0 && (st & 0X7F) == 0)
        {
            // 正常退出
            printf("child exit code : %d\n", (st >> 8) & 0XFF);
        }
        else if (ret > 0)
        {
            // 异常退出
            printf("sig code : %d\n", st & 0X7F);
        }
    }
    return 0;
}

进程程序替换

替换原理

用 fork 创建子进程后执行的是和父进程相同的程序 ( 但有可能执行不同的代码分支 ), 子进程往往要调用一种 exec 函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec 函数时 , 该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换 , 从新程序的启动例程开始执行。调用exec 并不创建新进程 , 所以调用 exec 前后该进程的 id 并未改变。

替换函数

六种以exec开头的函数，统称为exec函数

#include <unistd.h>

int exel(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);

int execve(const char* file, char *const argv[], char *const envp[]);

函数解释

这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行，不再返回。

如果调用出错则返回-1.

所以exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。

命名理解

l(list) : 表示参数采用列表

v(vector) : 参数用数组

p(path) : 有 p 自动搜索环境变量 PATH

e(env) : 表示自己维护环境变量

#include <unistd.h>
int main()
{
 char *const argv[] = {"ps", "-ef", NULL};
 char *const envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL};
 execl("/bin/ps", "ps", "-ef", NULL);
 // 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
 execlp("ps", "ps", "-ef", NULL);
 // 带e的，需要自己组装环境变量
 execle("ps", "ps", "-ef", NULL, envp);
 execv("/bin/ps", argv);
 
 // 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
 execvp("ps", argv);
 // 带e的，需要自己组装环境变量
 execve("/bin/ps", argv, envp);
 exit(0);
}

事实上 , 只有 execve 是真正的系统调用 , 其它五个函数最终都调用 execve, 所以 execve 在 man 手册 第 2 节 , 其它函数在man手册第 3 节。这些函数之间的关系如下图所示。

下图 exec 函数族 一个完整的例子：

简单的shell实现

用下图的时间轴来表示事件的发生次序。其中时间从左向右。 shell 由标识为 sh 的方块代表，它随着时间的流逝从左向右移动。shell 从用户读入字符串 "ls" 。 shell 建立一个新的进程，然后在那个进程中运行 ls 程序并等待那个进程结束。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>

#define MAX_CMD 1024
char command[MAX_CMD];

int do_face()
{
    memset(command, 0x00, MAX_CMD);
    printf("minishell$");
    fflush(stdout);
    if (scanf("%[^\n]%*c", command) == 0)
    {
        getchar();
        return -1;
    }
    return 0;
}
char **do_parse(char *buff)
{
    int argc = 0;
    static char *argv[32];
    char *ptr = buff;

    while (*ptr != '\0')
    {
        if (!isspace(*ptr))
        {
            argv[argc++] = ptr;
            while (!isspace(*ptr) && (*ptr) != '\0')
            {
                ptr++;
            }
        }
    }
    argv[argc] = NULL;
    return argv;
}
int do_exec(char *buff)
{
    char **argv = {NULL};
    int pid = fork();
    if (pid == 0)
    {
        argv = do_parse(buff);
        if (argv[0] == NULL)
        {
            exit(-1);
        }
        execvp(argv[0], argv);
    }
    else
    {
        waitpid(pid, NULL, 0);
    }
    return 0;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    while (1)
    {
        if (do_face() < 0)
            continue;
        do_exec(command);
    }
    return 0;
}

函数和进程之间的相似性

exec/exit 就像 call/return

一个 C 程序有很多函数组成。一个函数可以调用另外一个函数，同时传递给它一些参数。被调用的函数执行一定的操作，然后返回一个值。每个函数都有他的局部变量，不同的函数通过call/return 系统进行通信。

这种通过参数和返回值在拥有私有数据的函数间通信的模式是结构化程序设计的基础。 Linux 鼓励将这种应用于程序之内的模式扩展到程序之间。如下图，

一个 C 程序可以 fork/exec 另一个程序，并传给它一些参数。这个被调用的程序执行一定的操作，然后通过 exit(n) 来返回值。调用它的进程可以通过wait （ &ret ）来获取 exit 的返回值。