多进程编程 (转)[@more@]
多进程
编程
写在前面的话
本文主要根据本人在 unix 系统上的编程实践 经验总结而成, 既做为自己在
一个时期内编程实践的部分总结, 又可成为文章发表. 对UNIX 程序员初学者来
说是一个小小的经验, 仅供参考; 对UNIX老手来说则不值一哂, 请各位多多指
教.
一.多进程程序的特点
由于UNIX系统是分时多 用户系统, cpu按时间片分配给各个用户使用, 而在
实质上应该说CPU按时间片分配给各个进程使用, 每个进程都有自己的运行环境
以使得在CPU做进程切换时不会"忘记"该进程已计算了一半的"半成品". 以D os
的概念来说, 进程的切换都是一次"DOS中断"处理过程, 包括三个层次:
(1)用户数据的保存: 包括正文段(TEXT), 数据段(DATA,BSS), 栈段
(STACK), 共享 内存段(SHARED MEMORY)的保存.
(2)寄存器数据的保存: 包括PC(program counter,指向下一条要 执行的指
令的地址), PSW(processor status word,处理机状态字), SP(stack
pointer,栈指针), PCBP(pointer of process control block,进程控
制块指针), FP(frame pointer,指向栈中一个 函数的local变量的首地
址), AP(augument pointer,指向栈中函数 调用的实参位置), ISP(
interrupt stack pointer,中断栈指针), 以及其他的通用寄存器等.
(3)系统层次的保存: 包括proc,u,虚拟 存储空间管理表格,中断处理栈.
以便于该进程再一次得到CPU时间片时能正常运行下去.
既然系统已经处理好所有这些中断处理的过程, 我们做程序还有什么要担
心的呢? 我们尽可以使用系统提供的多进程的特点, 让几个程序精诚合作, 简
单而又高效地把结果给它搞出来.
另外,UNIX系统本身也是用C语言写的多进程程序,多进程编程是UNIX的特
点,当我们熟悉了多进程编程后,将会对UNIX系统机制有一个较深的认识.
首先我介绍一下多进程程序的一些突出的特点:
1.并行化
一件复杂的事件是可以分解成若干个简单事件来解决的, 这在程序员
的大脑中早就形成了这种概念, 首先将问题分解成一个个小问题, 将小问
题再细分, 最后在一个合适的规模上做成一个函数. 在 软件工程中也是这
么说的. 如果我们以图的方式来思考, 一些小问题的计算是可以互不干扰
的, 可以同时处理, 而在关键点则需要统一在一个地方来处理, 这样程序
的运行就是并行的, 至少从人的时间观念上来说是这样的. 而每个小问题
的计算又是较简单的.
2.简单有序
这样的程序对程序员来说不亚于管理一班人, 程序员为每个进程设计
好相应的功能, 并通过一定的通讯机制将它们有机地结合在一起, 对每个
进程的设计是简单的, 只在总控部分小心应付(其实也是蛮简单的), 就可
完成整个程序的施工.
3.互不干扰
这个特点是 操作系统的特点, 各个进程是独立的, 不会串位.
4.事务化
比如在一个数据电话查询系统中, 将 程序设计成一个进程只处理一次
查询即可, 即完成一个事务. 当电话查询开始时, 产生这样一个进程对付
这次查询; 另一个电话进来时, 主控程序又产生一个这样的进程对付, 每
个进程完成查询任务后消失. 这样的编程多简单, 只要做一次查询的程序
就可以了.
二.常用的多进程编程的系统调用
1.fork()
功能:创建一个新的进程.
语法:#include
#include
pid_t fork();
说明:本系统调用产生一个新的进程, 叫子进程, 是调用进程的一个复
制品. 调用进程叫父进程, 子进程继承了父进程的几乎所有的属
性:
. 实际UID,GID和有效UID,GID.
. 环境变量.
. 附加GID.
. 调用exec()时的关闭标志.
. UID设置 模式比特位.
. GID设置模式比特位.
. 进程组号.
. 会话ID.
. 控制终端.
. 当前工作目录.
. 根目录.
. 文件创建掩码UMASK.
. 文件长度限制ULIMIT.
. 预定值, 如优先级和任何其他的进程预定参数, 根据种类不同
决定是否可以继承.
. 还有一些其它属性.
但子进程也有与父进程不同的属性:
. 进程号, 子进程号不同与任何一个活动的进程组号.
. 父进程号.
. 子进程继承父进程的文件描述符或流时, 具有自己的一个拷贝
并且与父进程和其它子进程共享该资源.
. 子进程的用户时间和系统时间被初始化为0.
. 子进程的超时时钟设置为0.
. 子进程的信号处理函数指针组置为空.
. 子进程不继承父进程的记录锁.
返回值: 调用成功则对子进程返回0, 对父进程返回子进程号, 这也是
最方便的区分父子进程的方法. 若调用失败则返回-1给父进程,
子进程不生成.
例子:pid_t pid;
if ((pid=fork())>0) {
/*父进程处理过程*/
}
else if (pid==0) {
/*子进程处理过程*/
exit(0); /*注意子进程必须用exit()退出运行*/
}
else {
printf("fork errorn");
exit(0);
}
2.system()
功能:产生一个新的进程, 子进程执行指定的命令.
语法:#include
#include
int system(string)
char *string;
说明:本调用将参数string传递给一个命令解释器(一般为sh)执行, 即
string被解释为一条命令, 由sh执行该命令.若参数string为一
个空指针则为检查命令解释器是否存在.
该命令可以同命令行命令相同形式, 但由于命令做为一个参数放
在系统调用中, 应注意编译时对特殊意义字符的处理. 命令的查
找是按PATH环境变量的定义的. 命令所生成的后果一般不会对父
进程造成影响.
返回值:当参数为空指针时, 只有当命令解释器有效时返回值为非零.
若参数不为空指针, 返回值为该命令的返回状态(同waitpid())
的返回值. 命令无效或语法错误则返回非零值,所执行的命令被
终止. 其他情况则返回-1.
例子:char command[81];
int i;
for (i=1;i<8;i++) {
sprintf(command,"ps -t tty%02i",i);
system(command);
}
3.exec()
功能:执行一个文件
语法:#include
int execl(path,arg0,...,argn,(char*)0)
char *path,*arg0,...,*argn;
int execv(path,argv)
char *path,*argv[];
int execle(path,arg0,...,argn,(char*)0,envp)
char *path,*arg0,...,*argn,*envp[];
int execve(path,argv,envp)
char *path,*argv[],*envp[];
int execvp(file,argv)
char *file,*argv[];
说明:这是一个系统调用族, 用于将一个新的程序调入本进程所占的内
存, 并覆盖之, 产生新的内存进程映象. 新的程序可以是可执行
文件或 shell批命令.
当C程序被执行时,是如下调用的:
main(int argc,char *argv[],char *envp[]);
argc是参数个数,是各个参数字符串指针数组,envp是新进程的环
境变量字符串的指针数组.argc至少为1,argv[0]为程序文件名,
所以,在上面的exec系统调用族中,path为新进程文件的路径名,
file为新进程文件名,若file不是全路径名,系统调用会按PATH环
境变量自动找对应的可执行文件运行.若新进程文件不是一个可
执行的目标文件(如批处理文件),则execlp()和execvp()会将该
文件内容作为一个命令解释器的标准输入形成system().
arg0,...等指针指向'结束的字符串,组成新进程的有效参数,
且该参数列表以一个空指针结束.反过来,arg0至少必须存在并指
向新进程文件名或路径名.
同样,argv是字符串指针数组,argv[0]指向新进程文件名或路径
名,并以一空指针结束.
envp是一个字符串指针数组,以空指针结束,这些字符串组成新进
程的环境.
在调用这些系统调用前打开的文件指针对新进程来说也是打开的,
除非它已定义了close-on-exec标志.打开的文件指针在新进程中
保持不变,所有相关的文件锁也被保留.
调用进程设置并正被捕俘的信号在新进程中被恢复为缺省设置,
其它的则保持不变.
新进程启动时按文件的SUID和SGID设置定义文件的UID和GID为有
效UID和GID.
新进程还继承了如下属性:
. 附加GID.
. 进程号.
. 父进程号.
. 进程组号.
. 会话号.
. 控制终端.
. alarm时钟信号剩下的时间.
. 当前工作目录.
. 根目录.
. 文件创建掩码.
. 资源限制.
. 用户时间,系统时间,子进程用户时间,子进程系统时间.
. 记录锁.
. 进程信号掩码.
. 信号屏蔽.
. 优先级.
. 预定值.
调用成功后,系统调用修改新进程文件的最新访问时间.
返回值:该系统调用一般不会有成功返回值, 因为原来的进程已荡然无
存.
例子:printf("now this process will be ps commandn");
execl("/bin/ps","ps","-ef",NULL);
4.popen()
功能:初始化从/到一个进程的管道.
语法:#include
FILE *popen(command,type)
char *command,type;
说明:本系统调用在调用进程和被执行命令间创建一个管道.
参数command做为被执行的命令行.type做为I/O模式,"r"为从被
执行命令读,"w"为向被执行命令写.返回一个标准流指针,做为管
道描述符,向被执行命令读或写数据(做为被执行命令的STDIN或
STDOUT)该系统调用可以用来在程序中调用系统命令,并取得命令
的输出信息或者向命令输入信息.
返回值:不成功则返回NULL,成功则返回管道的文件指针.
5.pclose()
功能:关闭到一个进程的管道.
语法:#include
int pclose(strm)
FILE *strm;
说明:本系统调用用于关闭由popen()打开的管道,并会等待由popen()
激活的命令执行结束后,关闭管道后读取命令返回码.
返回值:若关闭的文件描述符不是由popen()打开的,则返回-1.
例子:printf("now this process will call popen system calln");
FILE * fd;
if ((fd=p0/*n("ps -ef","*/;)==NULL) {
printf("call popen failedn");
return;
}
else {
char str[80];
while (fgets(str,80,fd)!=NULL)
printf("%sn",str);
}
pclose(fd);
6.wait()
功能:等待一个子进程返回并修改状态
语法:#include
#include
pid_t wait(stat_loc)
int *stat_loc;
说明:允许调用进程取得子进程的状态信息.调用进程将会挂起直到其
一个子进程终止.
写在前面的话
本文主要根据本人在 unix 系统上的编程实践 经验总结而成, 既做为自己在
一个时期内编程实践的部分总结, 又可成为文章发表. 对UNIX 程序员初学者来
说是一个小小的经验, 仅供参考; 对UNIX老手来说则不值一哂, 请各位多多指
教.
一.多进程程序的特点
由于UNIX系统是分时多 用户系统, cpu按时间片分配给各个用户使用, 而在
实质上应该说CPU按时间片分配给各个进程使用, 每个进程都有自己的运行环境
以使得在CPU做进程切换时不会"忘记"该进程已计算了一半的"半成品". 以D os
的概念来说, 进程的切换都是一次"DOS中断"处理过程, 包括三个层次:
(1)用户数据的保存: 包括正文段(TEXT), 数据段(DATA,BSS), 栈段
(STACK), 共享 内存段(SHARED MEMORY)的保存.
(2)寄存器数据的保存: 包括PC(program counter,指向下一条要 执行的指
令的地址), PSW(processor status word,处理机状态字), SP(stack
pointer,栈指针), PCBP(pointer of process control block,进程控
制块指针), FP(frame pointer,指向栈中一个 函数的local变量的首地
址), AP(augument pointer,指向栈中函数 调用的实参位置), ISP(
interrupt stack pointer,中断栈指针), 以及其他的通用寄存器等.
(3)系统层次的保存: 包括proc,u,虚拟 存储空间管理表格,中断处理栈.
以便于该进程再一次得到CPU时间片时能正常运行下去.
既然系统已经处理好所有这些中断处理的过程, 我们做程序还有什么要担
心的呢? 我们尽可以使用系统提供的多进程的特点, 让几个程序精诚合作, 简
单而又高效地把结果给它搞出来.
另外,UNIX系统本身也是用C语言写的多进程程序,多进程编程是UNIX的特
点,当我们熟悉了多进程编程后,将会对UNIX系统机制有一个较深的认识.
首先我介绍一下多进程程序的一些突出的特点:
1.并行化
一件复杂的事件是可以分解成若干个简单事件来解决的, 这在程序员
的大脑中早就形成了这种概念, 首先将问题分解成一个个小问题, 将小问
题再细分, 最后在一个合适的规模上做成一个函数. 在 软件工程中也是这
么说的. 如果我们以图的方式来思考, 一些小问题的计算是可以互不干扰
的, 可以同时处理, 而在关键点则需要统一在一个地方来处理, 这样程序
的运行就是并行的, 至少从人的时间观念上来说是这样的. 而每个小问题
的计算又是较简单的.
2.简单有序
这样的程序对程序员来说不亚于管理一班人, 程序员为每个进程设计
好相应的功能, 并通过一定的通讯机制将它们有机地结合在一起, 对每个
进程的设计是简单的, 只在总控部分小心应付(其实也是蛮简单的), 就可
完成整个程序的施工.
3.互不干扰
这个特点是 操作系统的特点, 各个进程是独立的, 不会串位.
4.事务化
比如在一个数据电话查询系统中, 将 程序设计成一个进程只处理一次
查询即可, 即完成一个事务. 当电话查询开始时, 产生这样一个进程对付
这次查询; 另一个电话进来时, 主控程序又产生一个这样的进程对付, 每
个进程完成查询任务后消失. 这样的编程多简单, 只要做一次查询的程序
就可以了.
二.常用的多进程编程的系统调用
1.fork()
功能:创建一个新的进程.
语法:#include
#include
pid_t fork();
说明:本系统调用产生一个新的进程, 叫子进程, 是调用进程的一个复
制品. 调用进程叫父进程, 子进程继承了父进程的几乎所有的属
性:
. 实际UID,GID和有效UID,GID.
. 环境变量.
. 附加GID.
. 调用exec()时的关闭标志.
. UID设置 模式比特位.
. GID设置模式比特位.
. 进程组号.
. 会话ID.
. 控制终端.
. 当前工作目录.
. 根目录.
. 文件创建掩码UMASK.
. 文件长度限制ULIMIT.
. 预定值, 如优先级和任何其他的进程预定参数, 根据种类不同
决定是否可以继承.
. 还有一些其它属性.
但子进程也有与父进程不同的属性:
. 进程号, 子进程号不同与任何一个活动的进程组号.
. 父进程号.
. 子进程继承父进程的文件描述符或流时, 具有自己的一个拷贝
并且与父进程和其它子进程共享该资源.
. 子进程的用户时间和系统时间被初始化为0.
. 子进程的超时时钟设置为0.
. 子进程的信号处理函数指针组置为空.
. 子进程不继承父进程的记录锁.
返回值: 调用成功则对子进程返回0, 对父进程返回子进程号, 这也是
最方便的区分父子进程的方法. 若调用失败则返回-1给父进程,
子进程不生成.
例子:pid_t pid;
if ((pid=fork())>0) {
/*父进程处理过程*/
}
else if (pid==0) {
/*子进程处理过程*/
exit(0); /*注意子进程必须用exit()退出运行*/
}
else {
printf("fork errorn");
exit(0);
}
2.system()
功能:产生一个新的进程, 子进程执行指定的命令.
语法:#include
#include
int system(string)
char *string;
说明:本调用将参数string传递给一个命令解释器(一般为sh)执行, 即
string被解释为一条命令, 由sh执行该命令.若参数string为一
个空指针则为检查命令解释器是否存在.
该命令可以同命令行命令相同形式, 但由于命令做为一个参数放
在系统调用中, 应注意编译时对特殊意义字符的处理. 命令的查
找是按PATH环境变量的定义的. 命令所生成的后果一般不会对父
进程造成影响.
返回值:当参数为空指针时, 只有当命令解释器有效时返回值为非零.
若参数不为空指针, 返回值为该命令的返回状态(同waitpid())
的返回值. 命令无效或语法错误则返回非零值,所执行的命令被
终止. 其他情况则返回-1.
例子:char command[81];
int i;
for (i=1;i<8;i++) {
sprintf(command,"ps -t tty%02i",i);
system(command);
}
3.exec()
功能:执行一个文件
语法:#include
int execl(path,arg0,...,argn,(char*)0)
char *path,*arg0,...,*argn;
int execv(path,argv)
char *path,*argv[];
int execle(path,arg0,...,argn,(char*)0,envp)
char *path,*arg0,...,*argn,*envp[];
int execve(path,argv,envp)
char *path,*argv[],*envp[];
int execvp(file,argv)
char *file,*argv[];
说明:这是一个系统调用族, 用于将一个新的程序调入本进程所占的内
存, 并覆盖之, 产生新的内存进程映象. 新的程序可以是可执行
文件或 shell批命令.
当C程序被执行时,是如下调用的:
main(int argc,char *argv[],char *envp[]);
argc是参数个数,是各个参数字符串指针数组,envp是新进程的环
境变量字符串的指针数组.argc至少为1,argv[0]为程序文件名,
所以,在上面的exec系统调用族中,path为新进程文件的路径名,
file为新进程文件名,若file不是全路径名,系统调用会按PATH环
境变量自动找对应的可执行文件运行.若新进程文件不是一个可
执行的目标文件(如批处理文件),则execlp()和execvp()会将该
文件内容作为一个命令解释器的标准输入形成system().
arg0,...等指针指向'结束的字符串,组成新进程的有效参数,
且该参数列表以一个空指针结束.反过来,arg0至少必须存在并指
向新进程文件名或路径名.
同样,argv是字符串指针数组,argv[0]指向新进程文件名或路径
名,并以一空指针结束.
envp是一个字符串指针数组,以空指针结束,这些字符串组成新进
程的环境.
在调用这些系统调用前打开的文件指针对新进程来说也是打开的,
除非它已定义了close-on-exec标志.打开的文件指针在新进程中
保持不变,所有相关的文件锁也被保留.
调用进程设置并正被捕俘的信号在新进程中被恢复为缺省设置,
其它的则保持不变.
新进程启动时按文件的SUID和SGID设置定义文件的UID和GID为有
效UID和GID.
新进程还继承了如下属性:
. 附加GID.
. 进程号.
. 父进程号.
. 进程组号.
. 会话号.
. 控制终端.
. alarm时钟信号剩下的时间.
. 当前工作目录.
. 根目录.
. 文件创建掩码.
. 资源限制.
. 用户时间,系统时间,子进程用户时间,子进程系统时间.
. 记录锁.
. 进程信号掩码.
. 信号屏蔽.
. 优先级.
. 预定值.
调用成功后,系统调用修改新进程文件的最新访问时间.
返回值:该系统调用一般不会有成功返回值, 因为原来的进程已荡然无
存.
例子:printf("now this process will be ps commandn");
execl("/bin/ps","ps","-ef",NULL);
4.popen()
功能:初始化从/到一个进程的管道.
语法:#include
FILE *popen(command,type)
char *command,type;
说明:本系统调用在调用进程和被执行命令间创建一个管道.
参数command做为被执行的命令行.type做为I/O模式,"r"为从被
执行命令读,"w"为向被执行命令写.返回一个标准流指针,做为管
道描述符,向被执行命令读或写数据(做为被执行命令的STDIN或
STDOUT)该系统调用可以用来在程序中调用系统命令,并取得命令
的输出信息或者向命令输入信息.
返回值:不成功则返回NULL,成功则返回管道的文件指针.
5.pclose()
功能:关闭到一个进程的管道.
语法:#include
int pclose(strm)
FILE *strm;
说明:本系统调用用于关闭由popen()打开的管道,并会等待由popen()
激活的命令执行结束后,关闭管道后读取命令返回码.
返回值:若关闭的文件描述符不是由popen()打开的,则返回-1.
例子:printf("now this process will call popen system calln");
FILE * fd;
if ((fd=p0/*n("ps -ef","*/;)==NULL) {
printf("call popen failedn");
return;
}
else {
char str[80];
while (fgets(str,80,fd)!=NULL)
printf("%sn",str);
}
pclose(fd);
6.wait()
功能:等待一个子进程返回并修改状态
语法:#include
#include
pid_t wait(stat_loc)
int *stat_loc;
说明:允许调用进程取得子进程的状态信息.调用进程将会挂起直到其
一个子进程终止.
来自 “ ITPUB博客 ” ，链接：http://blog.itpub.net/10752043/viewspace-990833/，如需转载，请注明出处，否则将追究法律责任。
转载于:http://blog.itpub.net/10752043/viewspace-990833/
扫一扫
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
