Linux多进程编程学习（Part 1）

一、Linux多进程编程的系统调用函数

    1、system系统调用

        system系统调用Shell来启动一个程序，运行由字符串参数指定的命令并等待该命令的完成。但由于不同的系统Shell的环境不同，system系统调用的限制较大，它的作用等同于$/bin/sh -c command。

#include <stdlib.h>
int system(const char *command)

如果无法用Shell来运行命令，返回错误代码127，如果是其它错误则返回-1，否则返回命令的退出码。

我们来看一个例子：

#include <stdlib.h>
#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    int ret;
    cout << "Running another process with system()" << endl;
    system("ps ax");
    cout << "Done." << endl;
    return 0;
}

我们看到在system调用之后会输出Done，说明main函数在等待system调用完成之后才会继续运行。

2、exec函数组

与system调用不同的是，exec函数组会将程序的执行从一个程序切换到另一个程序，而原程序就不再继续运行了，因此它比system要高效。

#include <unistd.h>
int execl(const char *path, const char *arg0, ..., (char *)0);
int execlp(const char *file, const char *arg0, ..., (char *)0);
int execle(const char *path, const char *arg0, ..., (char *)0, 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 *argv[], char *const envp[]);

含有字母"l"的函数其参数数量是可变的，运行程序的参数通过可变数量参数指定（注意，参数需包括即将运行的命令名称，相当于argv[0]）

含有字母"v"的函数，运行命令的参数通过形参argv指定。

以字母"p"结尾的函数会在PATH环境变量中查找程序名，以字母"e"结尾的函数，通过最后一个参数指定程序运行的环境变量，即形参envp。

用法如下：

#include <unistd.h>
char *const ps_argv[] = {"ps", "ax", 0};
char *const ps_envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", 0};

// possible calls to exec functions
execl("/usr/bin/ps", "ps", "ax", 0);
execlp("ps", "ps", "ax", 0);
execle("bin/ps", "ps", "ax", 0, ps_envp);	// passes own environment

execv("/bin/ps", ps_argv);
execvp("ps", ps_argv);
execve("/bin/ps", ps_argv, ps_envp);

由exec启动的新进程继承了原进程的很多属性，一般情况下它不返回值，出错时返回-1，并设置errno的值。

3、fork系统调用

通过系统调用fork创建一个新的进程，它复制当前进程，在进程表中创建一个新的表项，新进程的许多属性与当前进程是相同的。但新进程有自己的数据空间，文件描述符等。

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

pid_t fork();

在父进程中fork调用返回子进程的PID，在子进程中它返回0，当出错时返回-1并设置errno。我们可以通过检测fork调用的返回值来确定接下来的代码是在父进程还是在子进程中运行：

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main(){
	pid_t new_pid;
	string message;
	int n;

	cout << "Fork program starting" << endl;
	new_pid = fork();
	switch(new_pid){
		case -1:
			cerr << "Fork failed" << endl;
			return 0;
		case 0:
			message = "This is the child";
			n = 5;
			break;
		default:
			message = "This is the parent";
			n = 3;
			break;
	}
	for(; n > 0; n--){
		cout << message << endl;
		sleep(1);
	}
	return 0;
}

运行程序得到的输出是parent打印了3次，child打印了5次，但打印的次序很混乱，这时候就要采取方法来控制父子进程之间的同步了，这个以后再做笔记。

参考书目：

APUE（第三版）

Linux程序设计（第四版）