Linux系统编程学习 day4 进程

进程

程序：死的，只占用磁盘空间。 -----剧本

进程：活的，运行起来的程序，占用CPU，内存等系统资源。 ------戏

PCB进程控制块

 ps aux   包含：进程ID 文件描述符表 进程工作目录位置 信号相关资源信息 *umask掩码 用户id组id 进程状态 等等。       

本质是struct task_struct结构体

进程控制

fork函数（重中之重）

创建一个子进程，父子进程各自返回，父进程返回子进程pid，子进程返回0；

fork返回值：

         = 0 ，表示当前是子进程

        > 0 ，表示当前是父进程

        -1 ， 表示创建失败

#include<unistd.h>
pid_t fork(void);

循环创建N个子进程模型

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>

int main(int argc , char* argv[])
{
    int i;
    pid_t pid;
    for( i = 0 ; i < 5 ; i++){
        if(fork() == 0){
            break;
        }
    }
    if(i == 5){
        printf("I am parent\n");
    }else{
        printf("I am %dth child\n" , i);
    }
    return 0;
}

 getpid   getppid

getpid 获取自己的PID

getppid 获取父进程的PID

父子进程相同：刚fork后，data段，text段，堆，栈，环境变量，全局变量，宿主目录位置，进程工作目录位置，信号处理方式

父子进程不同：进程id，返回值，各自父进程，进程创建时间，闹钟，未决信号集

进程共享

全局变量------父子进程间遵循读时共享，写时复制的原则。理解：父子进程如果对全局变量进行写操作的时候，是先复制，然后在副本上修改。两份是不一样的副本。

父子进程是不共享全局变量的。

父子进程共享：1、文件描述符 2、mmap建立的映射区域（进程间通信） 

exec函数族

execl

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

execlp   p-->PATH

加载一个进程，借助PATH环境变量

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

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>

int main(int argc , char*argv[])
{
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){
        execlp("ls" , "ls" , "-l" , "-h" , NULL);
        perror("exec error");
        exit(1);
    }
    else{
        printf("I am parent:%d\n" , getpid());
    }
    return 0 ;
}

这里execlp中的第一个参数是可执行的文件名，然后第二个参数相当于argv[0]，也是可执行的程序文件名，所以这里有两个ls。最后要加上NULL。

execlp函数只有在出现错误的时候才会返回值，返回-1。正确的时候不会有返回值。

将当前系统中的进程信息打印到文件中

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>

int main(int argc , char*argv[])
{    
    int fd ;
    fd = open("psout" , O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC , 0644);
    if(fd < 0){
        perror("open error");
        exit(1);
    }else{
        dup2(fd , STDOUT_FILENO);
        execlp("ps" , "ps" , "aux" ,NULL);
        perror("execlp error");
        exit(1);
    }
    return 0;
}

exel函数组一旦调用成功即执行新的程序，不返回 ， 只有失败才会返回-1 ，所以通常直接在exel之后perror错误，不需要判断if。

回收子进程

孤儿进程：父进程先于子进程结束，子进程成为孤儿进程。子进程的父进程成为init进程，称为init进程领养孤儿进程。 所有孤儿进程都会跑到init底下，成为init的子进程。

僵尸进程：进程终止，父进程尚未回收，子进程残留资源PCB放于内核中，编程僵尸进程。kill 命令对其无效。

wait函数

父进程调用wait函数可以阻塞回收任意子进程终止信息。

pid_t wait(int* status);
参数：传出参数，回收进程的状态
返回值：回收进程的pid 
失败 -1

1、阻塞等待子进程退出

2、回收子进程残留pcb资源

3、获取子进程结束状态（退出原因）

WIFEXITED(status)-->为真-->调用WEXITSTATUS(status) -->得到子进程退出值
WIFSIGNALED(status)-->为真，异常退出-->WTERMSIG(status)-->得到导致子进程异常终止的信号编号

if(pid == 0){
        printf("child , my pid = %d ; going to sleep 5s\n",getpid()) ;
        sleep(5);
        printf("-------child die\n");

    }else if(pid > 0){
        wpid = wait(&status);
        if(wpid == -1){
            perror("wait error");
            exit(1);
        }
        if(WIFEXITED(status)){  //如果为真 ， 进程正常结束
            WEXITSTATUS(status); //如果上述宏为真，获取使进程终止的信号。
        }
        if(WIFSIGNALED(status))  // 如果为真，进程终止异常
        {
            printf("kill by %d\n", WTERMSIG(status)); //获取终止进程的信号编号。
        }
        printf("-----parent wait finish:%d\n " , wpid);
    }else{
        perror("fork");
        exit(1);
    }
    return 0 ;

waitpid函数

指定某一个进程进行回收，可以设置非阻塞。 

返回值 > 0 :表示成功回收的子进程pid

返回值 = 0：函数调用时，参数三指定了WNOHANG，并且，没有子进程结束

返回值 = -1：回收失败，error

pid_t waitpid(pit_t pid , int* status , int options)
pit_t pid: 指定回收pid  >0:待回收的子进程   0:同组的子进程  -1:任意子进程
status：传出参数 保留回收状态
options:WNOHANG 指定回收方式为非阻塞
返回值
成功 pid
失败  -1

一次wait/waitpid函数，只能回收一个子进程。想回收多个，while循环。

while((wpid = waitpid(-1 , NULL, WNOHANG))!=-1)//非阻塞的情况
{
    if(wpid > 0 ){
        printf("wait child: %d\n" , wpid);
    }else if(wpid == 0){
        sleep(1);
        continue;
    }
}


while((wpid = waitpid(-1,NULL,0))){   //阻塞的情况回收子进程
    printf("wait child：%d\n" , wpid);    
}

小结：父进程fork 3个子进程 ， 三个子进程一个ps， 其他两个调用自己的程序 ， 父进程使用waitpid对子进程进行回收。（自己写的，可以运行）

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
#include<sys/wait.h>

int main(int argc , char *argv[])
{
    pid_t pid , temp[3] ,wpid;
    int i ;
    for(i = 0 ; i < 3 ; i++){
        pid = fork();
        if(pid > 0){
            temp[i] = pid;
        }
        if(pid == 0){
        if(i==0){

            execlp("ps" , "ps" , NULL);
            perror("exec perror");
            exit(1);
        }else if(i == 1){

            execl("./" , "fork" , NULL);
        }else if(i==2){

            execl("./Getpid" , "Getpid" , NULL);
        }
        break;}
    }
    if(i == 3){
        int b ;
        for(b = 0 ; b < 3 ; b++){

            wpid = waitpid(temp[b] , NULL, 0);
            if(wpid != -1 ){
                printf("kill %dth child: %d\n" , b , wpid);
            }else{
                perror("wait error");
            }
        }


    }
    return 0 ;
}