【Linux应用编程】进程操作

1.fork创建子进程

(1)fork:n.叉(挖掘用的园艺工具); 餐叉; (道路、河流等的)分岔处; 岔路; 叉状物; 车叉子;

 　　v.分岔; 岔开两条分支; 走岔路中的一条; 叉运; 叉掘;

(2)fork函数

pid_t fork(void);

fork函数返回两次，返回0代表是子进程，返回大于0代表是父进程。

实验测试：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main(void)
{
    pid_t p1 = -1;
    
    p1 = fork();        
    
    if (p1 == 0)
    {
        // 子进程
        printf("我是子进程, pid = %d,我的父进程是ID = %d。\n", getpid(), getppid());        
    }
    
    if (p1 > 0)
    {
        // 父进程
        printf("我是父进程, pid = %d.\n", getpid());
    }
    
    if (p1 < 0)
    {
        // 这里一定是fork出错了
    }

    printf("这句话都要执行.\n");

    return 0;
}

实验结果：

leon@ubuntu:~/桌面/随测代码$ gcc prcess.c 
leon@ubuntu:~/桌面/随测代码$ ./a.out 
我是父进程, pid = 14878.
这句话都要执行.
leon@ubuntu:~/桌面/随测代码$ 我是子进程, pid = 14879,我的父进程是ID = 1508。
这句话都要执行.

2.wait和waitpid

(1)目的：处理僵尸进程。

(2)原型

#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int * statloc);
pid_t waitpid(pid_t pid,int *statloc,int options);

(3)区别

wait会令调用者阻塞直至某个子进程终止；

waitpid则可以通过设置一个选项来设置为非阻塞，另外waitpid并不是等待第一个结束的进程而是等待参数中pid指定的进程。

waitpid的option常量：
　　WNOHANG   waitpid将不阻塞如果指定的pid并未结束
　　WUNTRACED 如果子进程进入暂停执行情况则马上返回，但结束状态不予以理会。

waitpid中pid的含义依据其具体值而变：

　　pid==-1 等待任何一个子进程，此时waitpid的作用与wait相同
　　pid >0   等待进程ID与pid值相同的子进程
　　pid==0   等待与调用者进程组ID相同的任意子进程
　　pid<-1   等待进程组ID与pid绝对值相等的任意子进程
waitpid提供了wait所没有的三个特性：
　　1 waitpid使我们可以等待指定的进程
　　2 waitpid提供了一个无阻塞的wait
　　3 waitpid支持工作控制

 3.exec函数族【转载自优快云博主「良许Linux」】

原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/yychuyu/article/details/80173039

fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序(但有可能执行不同的代码分支)，子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时，该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换，从新程序的启动例程开始执行。调用exec并不创建新进程，所以调用exec前后该进程的id并未改变。

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，换核不换壳。

所谓exec函数族，其实有六种以exec开头的函数，统称exec函数：

int execl(const char *path, const char *arg, ...);

int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);

int execv(const char *path, char *const argv[]);

int execvp(const char *file, char *const argv[]);

int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

exec函数族一般规律

exec函数一旦调用成功即执行新的程序，不返回。只有失败才返回，错误值-1。所以通常我们直接在exec函数调用后直接调用perror()和exit()，无需if判断。

exec函数族名字很相近，使用起来也很相近，它们的一般规律如下：

l (list) 命令行参数列表

p (path) 搜素file时使用path变量

v (vector) 使用命令行参数数组

e (environment) 使用环境变量数组,不使用进程原有的环境变量，设置新加载程序运行的环境变量

带l的exec函数

这类函数有：execl，execlp，execle

具体说明：表示后边的参数以可变参数的形式给出且都以一个空指针结束。这里特别要说明的是，程序名也是参数，所以第一个参数就是程序名。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
printf("process begin...\n");
execl("/bin/ls", "ls", NULL);
printf("process end...\n");
return 0;
}

带p的exec函数

这类函数有：execlp，execvp

具体说明：表示第一个参数无需给出具体的路径，只需给出函数名即可，系统会在PATH环境变量中寻找所对应的程序，如果没找到的话返回－1。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
printf("process begin...\n");
execlp("ls", "ls", "-l", NULL);
printf("process end...\n");
return 0;
}

带v的exec函数

这类函数有：execv，execvp

具体说明：表示命令所需的参数以char *arg[]形式给出且arg最后一个元素必须是NULL

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
printf("process begin...\n");
char *argv[] = {"ls", "-a", "-l", NULL};
execvp("ls", argv);
printf("process end...\n");
return 0;
}

带e的exec函数

这类函数有：execle

具体说明：将环境变量传递给需要替换的进程，原来的环境变量不再起作用。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
printf("process begin...\n");
char *envp[] = {"AA=11", "BB=22", NULL};
execle("./env", "env", NULL, envp);
printf("process end...\n");
return 0;
}
//env程序

#include <stdio.h>

/* environ本质是{"HOME=/home/alvin", "SHELL=/bin/bash", ...} */
extern char **environ;

int main()
{
int i = 0;

for (i = 0; environ[i] != NULL; i++)
printf("%s\n", environ[i]);

return 0;
}

事实上，只有execve是真正的系统调用，其它五个函数最终都调用execve，所以execve在man手册第2节，其它函数在man手册第3节。这些函数之间的关系如下图所示。

 4.system函数

system= fork+exec，特殊之处是system是原子操作，不可被打断

int system(const char *command);