父子进程、exec函数族

[MoonquakesJ

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文章标签： linux 服务器数据结构

于 2024-08-13 19:54:49 首次发布

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父子进程的关系

子进程是父进程的副本。
子进程获得父进程数据段，堆，栈，正文段共享。

在fork之后，一般情况哪个会先运行，是不确定的。如果非要确定那个要先运行，需要IPC机制。

区别：

fork的返回值
pid不同

进程的创建

创建之后，父子进程各自拥有4g独立的内存空间
各自拥有自己的相关的程序的各个段数据段，所以，各自之间对数据的改变，不会相互影响。
子进程会继承父进程已打开的文件描述符，若fork之前打开文件，父子进程操作同一个文件，相互间有影响。fork之后打开文件，父子进程操作同一个文件，但因为各自拥有自己的 "文件表项"，所以，各自按照自己的逻辑改变文件。

进程的执行

exec函数族

用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。有六种以exec开头的函数，统称exec函数：

exec函数族用于执行一个文件，用新进程的镜像替换调用进程的镜像。主要包括以下几种函数：

1）int execl (const char *path, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
2）int execlp (const char *file, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);

3）int execle (const char *path, const char *arg, ... /*, (char *) NULL, char * const envp[] */);
4）int execv (const char *path, char *const argv[]);
5）int execvp (const char *file, char *const argv[]);
6）int execvpe (const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);

区别：

（1）前4个使用路径名作为参数，后面两个使用文件名做参数。当filename中，含有/时视为路径名，否则就按PATH变量，在指定目录下查找可执行文件。
（2）相关的参数表传递

l表示list，v表示vector
execl,execlp,execle,需要将参数一个一个列出，并以NULL结尾。
execv，execvp，execve，需要构造一个参数指针数组，然后将数组的地址传入。

（3）以e结尾的函数，可以传入一个指向环境字符串的指针数组的指针。其他未指定环境变量，使用父进程继承过来的。execve 是真正的系统调用
这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行，不再返回，如果调用出错
则返回-1，所以exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。

（1）execl 函数和 execv 函数

参数传递方式：

1）带 l的函数（如execl）参数逐个列举，以NULL结尾。

2）带 v的函数（如execv）参数组织成指针数组的形式。

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

int main(int argc, const char *argv[])
{
	printf("---begin---\n");
	
//  execl("/bin/ls","ls","-l",".",NULL);

	char * const arg[] ={"ls","-l",".",NULL}; 
	execv("/bin/ls",arg);
	
	execl("/home/linux/linux_prog/01-prog/mycp","mycp","1.c","2.c",NULL);

	printf("---end---\n");
	return 0;
}

（2）execvp 函数和execle函数

文件寻找方式：

1）带p的函数（如execvp）表示可执行文件的寻找方式是从系统的环境变量PATH中的路径下面去找。

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

int main(int argc, const char *argv[])
{
	printf("---begin---\n");
	
	//if (execlp("mycp","mycp","1.c","2.c",NULL) < 0)

	char *const arg[] = {"mycp","1.c","2.c",NULL};
	if (execvp("mycp",arg) < 0)
	{
		perror("execl fail");
		return -1;
	}

	printf("---end---\n");	
	return 0;
}

2）带e的函数（如execle）表示可以给要执行的新程序传递需要的环境变量。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
extern char **environ;

int main(int argc, const char *argv[])
{
	char *menv[] = {"USER=linux","PASSWD=123456",NULL};

	//execle("./myenv","myenv",NULL,environ);
	//execle("./myenv","myenv",NULL,menv);
	execle("./myenv","myenv",NULL,menv);
	
	return 0;
}

在fork函数中的应用

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int execvpe(const char *file, char *const argv[],
		char *const envp[]);
int main(int argc, const char *argv[])
{

	char *env[5] = {NULL};
	char username[20];
	char passwd[20];

	while (1)
	{
		printf("Input username and passwd:");
		fgets(username,sizeof(username),stdin);
		username[strlen(username)-1] = '\0';
		fgets(passwd,sizeof(passwd),stdin);
		passwd[strlen(passwd)-1] = '\0';

		env[0] = username;
		env[1] = passwd;

		pid_t pid = fork();

		if (pid < 0)
		{
			perror("fork fail");
			return -1;
		}

		if (pid == 0)
		{
			char *const arg[] = {"check",NULL};
			if (execvpe("check",arg,env) < 0)
			{
				perror("execvpe fail");
				return -1;
			}
		}

	}
	return 0;
}

进程的终止

八种情况：

（1）正常结束：

main 中 return
exit() //库函数。c库函数，会执行io库的清理工作，关闭所有的流，以及所有打开的文件注册清理函数（atexit）。
_exit,_Exit 会关闭所有的已经打开的文件，不执行清理函数。 //系统调用
主线程退出
主线程调用pthread_exit。

（2）异常终止:

abort()
signal kill pid
最后一个线程被pthread_cancle开辟堆区空间

进程的退出

（1）孤儿进程:

子进程还在，但父进程已经结束。此时，避免子进程将来没有人收尸，由init进程来收养子进程。init(1) --- child(xxx)

（2）僵尸进程:

父进程还在，子进程先结束了。父进程没有做收尸操作。此时，子进程进入僵尸态。(wait/waitpid --- 查看子进程的退出状态)进程执行结束但空间未被回收变成僵尸进程。

（1）exit 库函数

void exit(int status);

退出状态，终止的进程会通知父进程，自己使如何终止的。
如果是正常结束（终止），则由exit传入的参数。
如果是异常终止，则有内核通知异常终止原因的状态。
任何情况下，父进程都能使用wait，waitpid获得这个状态，以及资源的回收。

（1）功能:让进程退出,并刷新缓存区

（2）参数：status:进程退出的状态

（3）返回值:缺省

（2）_exit 系统调用

void _exit(int status);

（1）功能:让进程退出,不刷新缓存区

（2）参数:status:进程退出状态

（3）返回值: 缺省

（3）atexit 回调函数

int atexit(void (*function)(void));

（1）功能:注册进程退出前执行的函数

（2）参数:function:函数指针，指向void返回值void参数的函数指针

（3）返回值: 成功返回0，失败返回非0

当程序调用exit或者由main函数执行return时,所有用atexit。注册的退出函数,将会由注册时顺序倒序被调用

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int *q = NULL;
void cleanup1(void)
{
	free(q);
	printf("----cleanup 1---\n");
}
void cleanup2(void)
{
	printf("----cleanup 2---\n");
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
	atexit(cleanup1);
	atexit(cleanup2);
    int *p = malloc(4);
	q = p;
	*p = 4;
	printf("*p = %d\n",*p);
	printf("hello world!\n");

	
	//_exit(0);
	//_exit(0);
	return 0;
}

注意: