LinuxC创建回收进程fork、exec、wait、waitpid函数的理解

1. fork　

　　int pid = fork();
　　if (pid == -1 ) {//返回-1，说明fork失败
　　　　perror("fork");
　　　　exit(1);
　　} else if (pid > 0) {//返回子进程pid，说明是父进程

　　} else if (pid == 0) {//返回0，说明是子进程
　　}

　　fork出来的子进程和父进程相同的是：全局变量、.data、.text、堆、栈、环境变量、工作目录、宿主目录、信号处理方式等

　　不同的是：进程id，父进程id，定时器，未决信号集

　　1-1）父子进程共享文件描述符：

　　　　int test_share_fd() {
　　　　　　int fd = open("test_share_fd.txt", O_CREAT | O_RDWR, 0777);//在fork之前open的文件，共享fd以及文件指针offset
　　　　　　if (fd == -1)
　　　　　　{
　　　　　　　　perror("open file error");
　　　　　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　　　　　}
　　　　　　int pid = fork();//在fork之后open的文件，共享fd，但不共享文件指针offset
　　　　　　if (pid == -1)
　　　　　　{
　　　　　　　　close(fd);
　　　　　　　　perror("fork error");
　　　　　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　　　　　}
　　　　　　if (pid == 0)
　　　　　　{//child
　　　　　　　　char* p = "hello,share fd from child";
　　　　　　　　write(fd, p, strlen(p));
　　　　　　　　close(fd);
　　　　　　}
　　　　　　else {//parent
　　　　　　　　wait(NULL);
　　　　　　　　char buf[512];
　　　　　　　　lseek(fd, 0, SEEK_SET);
　　　　　　　　int size = read(fd, buf, sizeof(buf));
　　　　　　　　buf[size] = 0;
　　　　　　　　printf("fd from parent:%s ", buf);
　　　　　　　　close(fd);
　　　　　　}
　　　　　　return 0;
　　　　}

　　1-2）父子进程共享内存mmap

　　　　int test_share_mmap() {
　　　　　　int len = 100;
　　　　　　char* filename = "test_share_mmap_temp";
　　　　　　int fd = open(filename, O_CREAT | O_RDWR, 0777);
　　　　　　if (fd == -1)
　　　　　　{
　　　　　　　　perror("open file error");
　　　　　　　　exit(EXIT_SUCCESS);
　　　　　　}
　　　　　　ftruncate(fd, len);
　　　　　　char* p = mmap(NULL, len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
　　　　　　if (p == MAP_FAILED)
　　　　　　{
　　　　　　　　perror("mmap error");
　　　　　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　　　　　}
　　　　　　int pid = fork();
　　　　　　if (pid == -1)
　　　　　　{
　　　　　　　　munmap(p, len);
　　　　　　　　perror("fork error");
　　　　　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　　　　　}
　　　　　　if (pid == 0)
　　　　　　{
　　　　　　　　strcpy(p, "hello,share mmap from child");
　　　　　　}
　　　　　　else {
　　　　　　　　wait(NULL);
　　　　　　　　printf("mmap from parent:%s ", p);
　　　　　　}
　　　　　　munmap(p, len);
　　　　　　unlink(filename);
　　　　　　return 0;
　　　　}

2. exec

　　　　execl，execle用于执行一个可执行文件的,比如test.exe文件
　　　　execlp用于执行一个命令行指令的，比如ls -l

　　　　int execl(const char *path, const char *arg, ... , NULL);//按路径查找，执行一个文件
　　　　　　//execl("/bin/ls", "ls", "-l", "-a", NULL);
　　　　　　//char* path = "/home/ubuntu/app/test.exe"; execl(path, path, "argv1", "argv2", NULL);

　　　　int execle(const char *path, const char *arg, ... , NULL, char * const envp[] */);//同execle
　　　　　　//char* _path = "/home/ubuntu/app/test.exe";
　　　　　　//char* _env[] = { "k1=v1","k2=v2",NULL };使用自定义env，不使用默认的extern char** environ;
　　　　　　//execle(_path, _path, "-l", "-a", NULL, _env);

　　　　int execlp(const char *file, const char *arg, ... , NULL);//按PATH查找，执行一个命令
　　　　//execlp("ls", "ls", "-l", "-a", NULL);

　　　　以下三个exec函数和上面三个类似，上面三个是可变参数传参，以下三个使用数组传参。但是，不管哪种都是需要NULL作为结束符的。

　　　　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[]);

　　　上面六个exec都是linux c函数库的标准函数，在man手册第三章，man 3 execle 即可查看。它们最终都会调用execve这个系统函数，execve函数在man手册第二章。

3. wait，waitpid
　　孤儿进程：父进程已死，子进程还在，此时子进程就是孤儿进程。子进程的父进程变为init进程，俗称进孤儿院。
　　僵死进程：父进程还在，子进程已死而且没被回收，这个已死的子进程就是僵死进程。(注意：前提是父进程还在，如果父进程都死了，父子进程都会被回收，就不存在僵死进程了)
　　僵死进程如何回收？父进程通过wait，waitpid函数回收呀。
　　pid_t wait(int &status);//阻塞等待子进程退出，回收子进程pcb等残留资源，获取子进程退出状态码
　　　　status为传出参数，子进程的退出状态码，该方法堵塞等待。
　　pid_t waitpid(pid_t pid, int &status, int options);
　　　　pid>0：回收指定的子进程，比如pid=1000，表示回收进程id为1000的那个子进程（进程id）
　　　　pid=0：回收和调用waitpid同一进程组的任一子进程
　　　　pid=-1：回收任一进程组的任一子进程，等价于wait函数
　　　　pid<-1：回收指定进程组的任一子进程，比如pid=-1000，表示回收进程组id为1000的任一子进程（进程组id）

　　status状态码说明：
　　　　if (WIFEXITED(status))//正常退出
　　　　{
　　　　　　printf("child exit normal,exit code:%d
", WEXITSTATUS(status));//正常退出状态码
　　　　}
　　　　else if (WIFSIGNALED(status))//异常退出
　　　　{
　　　　　　printf("child term error,term code:%d
", WTERMSIG(status));//导致异常退出的状态码
　　　　}
　　　　else if (WIFCONTINUED(status))//从挂起状态继续运行
　　　　{
　　　　　　printf("child continue running");
　　　　}
　　　　else if (WIFSTOPPED(status))//从运行状态挂起暂停
　　　　{
　　　　　　printf("child stop running,stop code:%d
", WSTOPSIG(status));//导致暂停的状态码
　　　　}
　　
　　options有三个可选值：WCONTINUED，WNOHANG，WUNTRACED
　　wait是堵塞方法，waitpid可以设置为非堵塞。当options为WNOHANG时为非堵塞，此时waipid返回0表示还没有可回收的子进程，大于0表示回收的子进程。
　　一次wait或者waitpid调用只能回收一个子进程，所以一般使用do{}while()循环调用。