进程控制创建、等待、替换

最新推荐文章于 2025-02-13 21:59:20 发布

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本文深入解析Linux系统中进程创建、等待及程序替换的核心机制。详细介绍fork()、wait()、waitpid()函数的使用场景及返回值含义，以及exec函数族如何实现进程的代码和数据完全替换，涵盖进程间通信的基础知识。

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进程创建：
首先认识一下fork()函数：

pid_t fork();
函数作用：
创建一个子进程；
返回值：
1.调用成功，子进程返回0；父进程返回子进程的PID;
2.调用失败,返回-1；

子进程创建成功，子进程会采用写时拷贝的方式拷贝父进程的数据；

进程等待：
先认识两个函数:
pid_t wait(int* status);
pid_t waitpid(pid_t pid,int* status,int option);

先来说wait函数：
父进程调用wait函数可以回收子进程终止信息；该函数有以下功能：
1.阻塞等待子进程退出；
2.回收子进程资源；
3.获取子进程结束状态（退出原因）；

wait函数调用成功则返回等待的子进程的PID，失败：则返回-1（说明没有子进程），status，传出参数，用来获取子进程退出的状态，不关心子进程退出状态，则可以设置为NULL, 它占4个字节，低8位，退出信号；次低8位，退出码；

用一些特定的宏和传出参数status搭配来判断进程终止状态：

WIFEXITED(status) 为非0 → 进程正常结束
WEXITSTATUS(status) 如上宏为真，使用此宏 → 获取进程退出状态 (exit的参数)
WIFSIGNALED(status) 为非0 → 进程异常终止
WTERMSIG(status) 如上宏为真，使用此宏 → 取得使进程终止的那个信号的编号。

接着说waitpid函数：
参数：
pid>0: 只等待子进程ID等于pid的子进程；
pid=-1：等待任何一个子进程，和wait一样；
pid==0等待其组ID等于调⽤用进程组ID的任一个子进程。
pid<-1等待其组ID等于pid绝对值的任一子进程。

status参数上面已经介绍过了；

option参数有以下两种：
1.如果使用了WNOHANG参数,即使没有子进程退出,它也会立即返回,返回一个0值，不会像wait那样永远等下去.

2.如果使用了WUNTRACED参数,则子进程进入暂停则马上返回,但结束状态不予以理会.

如果我们不想使用它们,也可以把options设为0,如:ret=waitpid(-1,NULL,0);
如果使用上面两个宏，waitpid就是非阻塞等待；如果不使用，用0代替，则就会和wait一样变为阻塞式等待；

程序替换：
先来说一下exec函数族：
fork创建子进程成功后，子进程执行的是和父进程相同的代码（也有可能执行不同的代码分支），子进程往往会调用exec函数，以执行不同的程序，当进程调用一种exec函数时，该进程用户空间代码和数据会完全被新程序代替（包括一些堆、栈数据），调用exec函数并不会创建新进程，原有的进程ID不会变；

exec族函数有以下6种：

#include<unistd.h>

int execl(const char* path,const char* argc, ...);    //库函数
// 参数：   路径、具体操作，以NULL结尾
int execlp(const cahr* file,const char* argc,...);    //库函数
//参数： 文件名，具体操作，以NULL结尾
int execle(const char* path,const char* argc,...,const char* envp[])  //库函数
//参数： 路径、具体操作，以NULL结尾、环境变量（NULL结尾）

int execv(const char* path,char* const argv[])   //库函数
//参数： 路径、指令数组（存放需要执行的指令）以NULL结尾
int execvp(const char* file,char* const argv[])  //库函数
//参数： 文件名、 同上
int execve(const char* path,char* const argv[],char* const envp[]) 
//系统调用
//参数： 路径、指令数组（以NULL结尾）、环境变量（以NULL结尾）

//exec函数族的具体用法：
#include<unistd.h>
int main()
{
char* const argv={"ls","-a",NULL};
char* const envp={"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL};
execl("/bin/ps", "ps", "-ef", NULL); 
execlp("ps", "ps", "-ef", NULL);
execle("ps", "ps", "-ef", NULL, envp);
execv("/bin/ps", argv);
execvp("ps", argv);
execve("/bin/ps", argv, envp);
}

//总结一下：
//1.带l的   就是要把指令列举出来
//2.带v的  参数直接用数组（数组里面放的是指令）
//3.带p的  第一个参数路径可以不写全，只写一个文件名即可；
//4.带e的  多一个参数，envp[], 里边放的环境变量值，意思是构建一份
//新的环境变量表给它，构造的环境变量不会继承原有的；