Linux高并发服务器开发 第十六天（execlp/execl 进程回收/孤儿进程/僵尸进程 wait/waitpid回收 进程间的通信）
目录
1.exec函数族
1.1execlp
1.2execl
1.3练习
2.进程回收
3.孤儿进程
4.僵尸进程
5.wait回收
6.waitpid回收
7.进程间通信 IPC
7.1 进程间通信的方法
7.2管道pipe
1.exec函数族
- 工作原理：
- 将当前进程的 .text、.data ... 替换为所要加载的程序的 .text、.data ... ，然后让进程从新的 .text 第一条指令开始执行。但 进程 ID 不变。
- 工作特性：
- exec函数族函数，一旦调用成功执行新程序，不会返回！只有调用失败才返回， 错误值 -1， errno
- 通常使用时，我们只需在 execxxx() 函数后，调用 perror 和 exit， 无需 if 判断。
1.1execlp
- p： PATH 。 该函数在使用时，自动借助 环境变量 PATH，找寻可执行程序。
- 可以用来调用，系统的程序。
// 该函数，通常用来执行系统程序：ls、data、cp、cat ... 命令
int execlp(const char *file, const char *arg, .../* (char *) NULL */);
参数：
参1：带加载的程序名字。需要配合 PATH 使用。
参2：argv0 -- 可执行文件名
参3：argv1
参4：argv2
...：argvN
哨兵：NULL，最后必须传入一个NULL指针来标识参数列表的结束
返回值：
成功：不返回
失败：-1， errrno
- 示例：
int main(int argc, char *argv[])
{
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
//execlp("ls", "-l", "-F", "-a", NULL); 这样传参错误!!!
execlp("ls", "ls", "-l", "-F", "-a", NULL);
perror("/bin/ls exec error");
exit(1);
} else if (pid > 0) {
sleep(1);
printf("parent\n");
}
return 0;
}1.2execl
- 直接指定要加载的程序绝对访问路径。可以是系统可以执行文件，也用户自定义可执行文件。
int execl(const char *path, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
参数：
参1：带加载的带有路径的程序名字。
参2：argv0 -- 可执行文件名
参3：argv1
参4：argv2
...：argvN
哨兵：NULL
示例：
int main(int argc, char *argv[])
{
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
//execl("/bin/ls", "ls", "-l", "-F", "-a", NULL);
execl("./while", "while", "aa", "bb", "cc", "dd", NULL);
perror("/bin/ls exec error");
exit(1);
} else if (pid > 0) {
sleep(1);
printf("parent\n");
}
return 0;
}1.3练习
- 编写程序创建子进程，子进程使用 exec族函数，获取当前系统中的进程详细信息，打印到一个文件中。
- 实现命令：ps aux > out
int main(int argc, char *argv[])
{
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
int fd = open("out", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0644);
if (fd == -1)
sys_err("open error");
// 重定向
dup2(fd, STDOUT_FILENO);
execlp("ps", "ps", "a", "u", "x", NULL);
perror("execlp error");
exit(1);
} else if (pid > 0) {
sleep(1);
printf("I am parent\n");
}
return 0;
}2.进程回收
- fork后的子进程，其父进程有义务在子进程结束时，回收该子进程pcb。隔辈进程无回收关系。
- 进程终止：
1. 关闭所有文件描述符
2. 释放用户空间分配的内存。
3. 进程的 pcb 残留在内核。保存进程结束的状态（正常：退出值。异常：终止其运行的信号编号）
3.孤儿进程
父进程，先于子进程终止。子进程沦为 “孤儿进程”。会被 init 进程领养。
使用命令：ps ajx
ppid（父进程id）pid（进程id）gid（进程组id）sid（会话id）
4.僵尸进程
子进程终止，父进程未终止，但尚未对子进程回收。在此期间，子进程为 “僵尸进程”。
杀死进程命令：kill -9 进程id 。 只能杀死活跃的进程，对僵尸进程无效！！！
5.wait回收
- 只有 “父、子” 进程之间存在，回收关系。 爷孙进程、兄弟进程、叔侄进程... 不存回收关系！
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *wstatus);
参：
传出参数。回收进程的状态。传 NULL，只回收进程的pcb，不获取退出状态。
返回值：
成功：回收的进程pid
失败：-1， errno
- 函数的作用：
1. 阻塞等待子进程退出（终止）。
2. 回收子进程残留在内核的 pcb。
3. 获取子进程的退出状态（正常、异常）。—— 传出参数 ：wstatus
- 回收子进程退出状态：
- 正常退出：
- 判断 WIFEXITED(status) 为真。
- 进一步使用 WEXITSTATUS(status) 获取退出值。
- 异常退出：
- 判断 WIFSIGNALED(status) 为真。
- 进一步 使用 WTERMSIG(status) 获取杀死子进程的信号的编号。
- 回收示例：
int main(int argc, char *argv[])
{
int status = 0;
pid_t wpid = 0;
pid_t pid = fork();
if (pid == -1)
sys_err("fork err");
else if (pid == 0) {
printf("I'm child pid = %d\n", getpid());
#if 1
execl("./abnor", "abnor", NULL);
perror("execl err");
exit(1);
#endif
sleep(1);
exit(73);
} else {
wpid = wait(&status); // 保存子进程退出的状态.
if (wpid == -1)
sys_err("wait err");
if (WIFEXITED(status)) { // 宏函数为真,说明子进程正常终止.
// 获取退出码
printf("I'm parent, pid = %d child, exit code = %d\n", wpid, WEXITSTATUS(status));
} else if (WIFSIGNALED(status)) { // 宏函数为真, 说明子进程被信号终止.
// 获取信号编号
printf("I'm parent, pid = %d child, killed by %d signal\n", wpid, WTERMSIG(status));
}
}6.waitpid回收
pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);
参数：
pid：
>0: 通过pid指定 回收某一个子进程。
-1: 回收任意子进程。
0: 回收 与父进程属于同一个进程组的 子进程。
—— 子进程创建成功后，默认，会自动加入父进程进程组。
wstatus：（传出）回收子进程状态。 --- 类似于 wait() 的参数。
options：WNOHANG —— 指定回收方式为 “非阻塞”。
0 —— 指定回收方式为 “阻塞”。等同于 wait()
返回值：
> 0: 表成功回收的进程pid
0: 函数调用时参3指定了 WNOHANG，子进程没有结束。
-1：失败。 errno
示例：waitpid 回收 N 个子进程。
int main(int argc, char *argv[])
{
int i = 0;
pid_t pid, wpid;
for(i = 0; i < 5; i++) {
pid = fork();
if (pid == 0)
break;
}
if (5 == i) { // 父进程
/*
while ((wpid = wait(NULL))!=-1) { // 阻塞等待子进程结束,回收
printf("wait child %d\n", wpid);
} */
/*
while ((wpid = waitpid(-1, NULL, 0))!=-1) { // 使用 waitpid 阻塞等待子进程结束,回收
printf("wait child %d\n", wpid);
} */
//while ((wpid = waitpid(-1, NULL, WNOHANG))!=-1) { // 使用 waitpid 非 阻塞回收子进程
while ((wpid = waitpid(0, NULL, WNOHANG))!=-1) { // 使用 waitpid 非 阻塞回收子进程
if (wpid > 0) {
printf("wait child %d\n", wpid); // 正常回收一个子进程
} else if (wpid == 0) {
sleep(1);
continue;
}
}
printf("catch All child finish\n");
} else {
sleep(i);
printf("%dth child, pid = %d\n", i+1, getpid());
}
return 0;
}总结：
==**一次wait、waitpid 调用，只能回收一个子进程！！！！**==
想回收 N 个子进程，需要将 wait、waitpid 调用 放于 循环中。
7.进程间通信 IPC
- 进程间通信的原理，借助 多个进程使用同一个 内核，借助内核，传递数据。
7.1 进程间通信的方法
1. 管道：最简单。
2. 信号：开销小。
3. mmap映射：速度快，非血缘关系间。
4. socket(本地套接字)：稳定性好！
7.2管道pipe
- 实现原理：Linux 内核 使用环形队列机制，借助缓冲区(4k)实现。
- 特质：
1. 本质：伪文件（实为内核缓冲区）
2. 用于进程间通信，用两个文件描述符引用，一个读端，一个写端。
3. 规定，数据从管道写端流入，从读端流出。
- 局限性：
1. 自己写，不能自己读。
2. 管道中的数据，读走没！不能反复读取！
3. 半双工通信。（对讲机）
4. 应用于血缘关系进程间。
使用的函数：
// 函数，调用成功，自动创建匿名管道，返回两个文件描述符，无需open，但需手动 close
int pipe(int pipefd[2]);
参：
fd[0]:管道读端。r
fd[1]:管道写端。w
返回值：
成功：0
失败：-1， errno
- 父子进程 管道通信 IPC。