日期：2019/3/23
内容：Linux下与多进程相关的函数。
进程基本知识
- 定义
应用程序关于某数据集合上的一次运行活动。
- 特点
·操作系统进行资源分配和调度的基本单位
·进程是程序的一次执行过程。进程是动态的，程序是静态的。
·同一程序同时运行于若干个数据集合上，该程序将对应与若干个不同的进程。
·每个进程拥有独立的地址空间。地址空间包括代码段、数据段和堆栈段。
·进程之间的地址空间是隔离的。一个进程崩溃不会影响另一个进程，一个进程崩溃不会影响到操作系统。（一个程序开了多个进程，全局变量也不会共享）
fork函数
- 作用：创建一个子进程
- 返回值：
在父进程中，fork返回新创建子进程的进程PID；
在子进程中，fork返回0；
如果出现错误，fork返回一个负值；
- 实现细节
·OS为子进程创建一个PCB（Process Control Block, 进程控制块，其实质是一个结构体）
·复制代码和数据到子进程的地址空间（PID不复制）
- 获取PID
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当前进程 |
获取子进程PID |
获取父进程PID |
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子进程 |
getpid() |
getppid() |
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父进程 |
pid=fork() |
getpid() |
获取PID代码样例
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/************************************************************************* > File Name: testfork.c > Author: sinkinben > E-mail: sinkinben@qq.com > Created Time: Sat 23 Mar 2019 08:13:00 AM CST ************************************************************************/
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> int main() { //pid_t pid = fork(); pid_t pid; pid = fork(); //sleep(3); //3sec if (pid == 0) printf("In child process: child pid = %d, parent pid = %d ", getpid(), getppid()); else printf("In parent process: parent pid = %d, child pid = %d ", getpid(), pid); wait(NULL); return 0; }
/* * 父进程先于子进程退出 * init是1号进程，接管子进程 * 所以in child process, getppid()总是返回1 * 解决办法：父进程调用sleep * 正解：调用wait，让父进程等待子进程结束 */
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- 并发特性与隔离特性
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并发 |
·二者并发运行，输出交织。 ·代码段相同：父进程从fork返回处执行（返回值为子进程PID）；子进程从fork返回处执行（返回值0） |
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隔离 |
·地址空间隔离，仅能访问自己的地址空间 ·出现非法访存，只影响当前进程 ·全局变量也不共享 |
并发和隔离样例代码
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/************************************************************************* > File Name: concurrency.c > Author: sinkinben > E-mail: sinkinben@qq.com > Created Time: Sat 23 Mar 2019 08:38:19 AM CST ************************************************************************/
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> static int global = 0; void child() { int i = 0; for (i = 0; i < 5; i++) { puts("child"); printf("global = %d ", global++); sleep(1); } } void parent() { int i = 0; for (i = 0; i < 5; i++) { puts("parent"); printf("global = %d ", global++); sleep(1); } }
int main() { pid_t pid = fork(); if (pid) parent(); else child(); return 0; }
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运行结果
exec系列
名词解析：
exec：execute
l：list，表示参数是列表形式
v：vector，表示参数是数组形式
p：path，允许exec系列函数使用系统环境变量PATH下的路径
全家桶如下。
头文件:unistd.h
返回值:成功无返回值，失败-1.
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函数 |
原型 |
描述 |
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execl |
int execl(const char *path, const char *arg, ... |
·当前进程地址空间清空 ·将path指定的可执行程序的代码和数据装入当前地址空间 ·参数可变，最后一个必须NULL ·可以是相对/绝对路径 ·失败原因存于errno（一个Linux全局变量）中，可通过perror()打印。 ·execl成功的话，会执行另外的程序，因此成功无返回值。 ·参数格式：路径+程序名+参数1,2,3...,NULL |
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execv |
int execv(const char *path, char *const argv[]); |
·argv数组最后一项必须为NULL ·argv[]={程序名,参数1,2,3...,NULL} ·参数格式：路径+argv |
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execlp |
int execlp(const char *file, const char *arg, ... |
·允许使用PATH环境变量作为参数file |
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execvp |
int execvp(const char *file, char *const argv[]); |
execl样例代码
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/************************************************************************* > File Name: testexecl.c > Author: sinkinben > E-mail: sinkinben@qq.com > Created Time: Sat 23 Mar 2019 08:52:03 AM CST ************************************************************************/
#include <stdio.h> #include <unistd.h> int main() { puts("before execl"); int error_code = execl("/bin/echo", "echo", "sin", "cos", NULL); if (error_code < 0) perror("error execl"); puts("after execl"); return 0; }
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execv样例代码
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/************************************************************************* > File Name: testexecv.c > Author: sinkinben > E-mail: sinkinben@qq.com > Created Time: Sat 23 Mar 2019 08:59:16 AM CST ************************************************************************/
#include <stdio.h> #include <unistd.h> int main() { puts("before execv(p)"); char *argv[] = { "ls", "-a", NULL}; //int error = execv("/bin/ls",argv); int error = execvp("ls", argv); if(error == -1) perror("error"); puts("after execv(p)"); return 0;
}
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exit
·头文件：stdlib.h
·原型：void exit(int status);
·功能
>>正常退出当前进程
>>将status & 0XFF作为退出码返回给父进程
·预定义常量
>>EXIT_SUCCESS, 为0，表示正常退出
>>EXIT_FAILURE，为非0，表示异常退出
>>在Linux shell中，$?可以获取程序的退出码
·main与exit
>>return 0 相当于exit(SUCCESS)
>>return !0 相当于exit(FAILURE)
>>start.asm（计算机组成原理知识：main返回的上一层是start.asm）
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global _start extern main extern exit _start: call main add esp, push eax //作为参数eax->[ebp+8]传给exit call exit add esp, 4 hlt |
exit与$?代码实例
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#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { exit(233); } |
运行结果
atexit
·头文件：stdlib.h
·原型：int atexit(void (*function)(void)); （参数是函数指针）
·功能
>>注册回调函数，进程正常结束时，function被调用
>>如果注册多个，以与注册相反的顺序调用
wait
·头文件：sys/types.h, sys/wait.h
·原型：pid_t wait(int *status);
·功能
>>等待子进程结束
>>如果status非空，子进程退出码保存在status
·退出码
进程可能由于不同原因退出。主动调用exit退出，或接收信号退出。
查询退出原因的宏
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WIFEXITED(status) |
当子进程exit(0)时，为真。 |
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WEXITSTATUS(status) |
当子进程exit(!0)时，返回退出码 |
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WIFSIGNALED(status) |
当子进程接收信号后退出，为真 |
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WTERMSIG(status) |
当子进程接收信号后退出，返回导致退出的信号码 |