一、进程ID
进程ID即是进程标识,每一个进程都会有一个唯一的非负整数来作为它的进程ID。
ID为0的进程通常是调度进程,也可称为交换进程,该进程是内核的一部分,不执行硬盘上的程序,因此也被称为系统进程。
ID为1的进程通常是init进程,init通常读取与系统有关的初始化文件,,并将系统引导到一个状态。init进程绝不会终止,它是一个普通的用户进程,但是它以超级用户特权运行,init会称为所以孤儿进程的父进程。
进程ID可以由以下函数获得
1 #include <unistd.h> 2 3 pid_t getpid(void); //返回值:调用进程的进程ID 4 pid_t getppid(void); //返回值:调用进程的父进程ID 5 uid_t getuid(void); //返回值:调用进程的实际用户ID 6 uid_t geteuid(void); //返回值:调用进程的有效用户ID 7 gid_t getgid(void); //返回值:调用进程的实际组ID 8 gid_t getegid(void); //返回值:调用进程的有效组ID
二、函数fork
#include <unistd.h> pid_t fork(void); //返回值:子进程返回0,父进程返回子进程的进程ID,失败返回-1
fork函数执行成功时会返回两次,一次在父进程中返回子进程的进程ID,一次在子进程中返回0,因此可以在此使用if语句作为父子进程的分支。子进程是父进程的副本,共享的只有代码段,子进程的堆、栈、全局段、静态数据段都是父进程的副本,是在创建在子进程时拷贝的。
fork之后父进程和子进程的执行先后是不确定的,这取决于内核所使用的调度算法。
文件共享
父进程和子进程之间打开的文件是共享的,原理是子进程使用了从父进程拷贝的文件标识符,使得它们可以访问同一个文件,另外,它们共享同一个文件偏移量
三、函数vfork
#include <unistd.h> pid_t vfork(void) ; //返回值:子进程返回0,父进程返回子进程的进程ID,失败返回-1
vfork函数同样用于创建一个子进程,但是它与fork不同的是,vfok创建的新进程的目的是加载(exec)一个新程序。vfork调用后,会保证子程序的先运行,知道它调用exec或exit父程序才会被调度运行(如果子进程在此过程中需要父进程的进一步动作,会导致程序锁死)
四、进程的终止
进程有五种正常终止和三种异常终止方式,这里不一一阐述,主要说明以下一种。
调用exit函数
exit函数由ISO C定义,其操作包括调用各终止处理程序,然后关闭I/O流等
其中终止处理程序由函数atexit和on_exit登记
#include <stdlib.h> int atexit(void (*function)(void)); //funtion:需要进行终止处理的函数指针,返回值:成功返回0 int on_exit(void (*function)(int stats, void * arg), void *arg); //funtion:于atexit不同的是,该函数可得到exit的参数,即,能够知道程序是在什么状态下终止的
五、函数wait和waitpid
这两个函数的作用是等待子进程终止,它们的函数定义如下
#include <sys/wait.h> pid_t wait(int *statloc); //statloc: 用于接收子进程的结束状态 //返回值:子进程进程号 pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int option); /* statloc:同上 pid: == -1 功能与wait类似,pid就无意义了 == 0 等待组id等于pid的进程组中任意进程结束。 < -1 等待组id是pid的绝对值的任意进程结束 > 0 等待进程号是pid的进程结束 options 0 :以阻塞状态等待子进程结束 WNOHANG 如果没有子进程结束会立即返回 WUNTRACED 等待的进程处于停止状态,并且之前,没有报告过,则立即返回 返回值:子进程的进程号 */
在一个子进程 终止前,wait使其调用者阻塞,而waitpid可以使调用者不阻塞
waitpid可以控制等待指定的某个子进程
如果子进程在wait调用前就已终止,wait会立即返回并取得该子进程的状态,否则wait使调用者阻塞
当一个进程终止时,内核就会向它的父进程发送一个SIGCHLD信号。父进程可以在信号处理函数中用wait接收到子进程的结束状态,进行一些相应操作,可以大大增加程序运行效率。
六、函数exec
使用fork函数或vfork能够创建新的子进程,子进程调用exec后可以执行另一个程序,新程序从main函数开始执行,因为调用exec不创建新的进程,只是将子进程替换为新的程序,所以前后进程ID并不改变
exec函数有以下几种:
#include <unistd.h> int execl(const char *path, const char *arg, ...); path:可执行文件的路径+名字 arg:给可执行文件的参数,类似于命令行参数,必须以NULL结尾,第一个必须是可执行文件名。 int execlp(const char *file, const char *arg, ...); file:可执行文件的文件名,会从PATH环境变量指定的位置找可执行文件 int execle(const char *path, const char *arg,..., char * const envp[]); envp:环境变量表,父进程更改后的环境变量表 int execv(const char *path, char *const argv[]); int execvp(const char *file, char *const argv[]); int execvpe(const char *file, char *const argv[],char *const envp[]); int fexecve(int fd, char *const argv[], char *const envp[]);
七、函数fork与vfork区别
fork函数
使用fork函数创建的子进程,会将父进程的数据段、堆栈复制,与父进程共享代码段。
vfork函数
vfork函数的调用通常是为了创建新进程来exec一个新程序,vfork不会将父进程的地址空间完全复制到子进程中,vfork函数创建的子进程在调用exec和exitz之前,它会在完全运行在父进程的地址空间上,vfork会保证子程序的先运行,直到调用exec和exit之后父进程才有可能被调度运行。