Linux进程控制

进程控制：创建、退出、等待、替换

1. 创建：
   pid_t fork(void)—通过复制父进程创建一个子进程。（代码共享，数据独有）
   返回值：父进程返回值大于0（子进程pid）；子进程返回0；出错返回-1
   写时拷贝技术：创建子进程后，子进程复制了父进程，因此父子进程一开始映射的是同一块物理内存，但是当内存数据要发生改变的时候，则重新为子进程开辟空间，拷贝数据过去。—创建子进程效率高

   pid_t vfork(void)—创建一个子进程并阻塞父进程。（父子进程共用虚拟地址空间）
   父子进程共用栈区，如果同时运行就会造成栈混乱，因此vfork阻塞父进程，让子进程先运行，直到子进程exit退出或者程序替换后，父进程才会运行。

2. 退出：
   main函数中return
   库函数：void exit(int status)—可以在任意位置调用退出进程，在退出前会刷新缓冲区
   系统调用：void _exit(int status)—可以在任意位置调用退出进程，但是会直接释放资源，不刷新缓冲区
   获得进程退出返回值：echo $?

   退出场景：
   正常退出：通过以上三种方式退出进程
   异常退出：程序因为某种错误中间崩溃退出

   查看上一次系统调用使用错误的原因：
   void perror(const char* s)
   char* strerror(int errnum)

3. 进程等待：
   父进程等待子进程退出，获取退出子进程返回值，释放退出的子进程资源—避免产生僵尸进程

   接口头文件：#include<sys/wait.h>
   pid_t wait(int* status)—阻塞接口
   等待任意一个子进程退出，通过status获取退出返回值，释放资源。
   返回值：成功则返回退出子进程的pid>0；错误返回-1

   pid_t waitpid(pid_t pid, int* status, int options)
   可以等待任意一个子进程退出，也可以等待指定的子进程退出
   可以阻塞等待子进程退出，也可以非阻塞等待子进程退出。
   参数设置：pid：-1—等待任意子进程；大于0—等待指定子进程；
   options：0—默认阻塞等待；WNOHANG-非阻塞等待
   返回值：成功则返回退出子进程的pid>0；没有子进程退出返回0；错误返回-1

   阻塞：为了完成一个功能，发起一个调用，若功能完成条件不具备，一直等待。
   非阻塞：为了完成一个功能，发起一个调用，若功能完成条件不具备，立即报错返回。

   注意：wait/waitpid是只要有已经退出的子进程，则会直接处理，不需要等待

   pcb里保存进程退出返回值时到底是怎么保存的？获取的status值到底是什么数据？
   
   注意：WIFEXITED返回真代表进程正常退出，之后才可使用WEXITESTATUS

进程等待以及查看子进程退出返回值的代码实现：

 #include <stdio.h>   //printf
 #include <stdlib.h>   //exit
 #include <unistd.h>   //fork
 #include <sys/wait.h>   //wait                                                                                                   
 
 int main()
 {
   pid_t pid = fork();   //创建子进程 
   if(pid < 0)
   {
     perror("fork perror");   //若返回值小于0代表子进程创建失败
     return -1;
   }
   else if(pid == 0)
   {
     printf("i am child process\n");   //返回值等于0代表是子进程
     sleep(5);
     exit(99);   //五秒后子进程退出，退出码为99
   }
   int ret, status;
   while((ret = waitpid(-1, &status, WNOHANG)) == 0)   //父进程循环非阻塞等待子进程退出，并获取子进程返回值status
   {
     printf("当前子进程还没有退出\n");   //若waitpid返回值为0表示当前子进程还没有退出
     sleep(1);
   }
   if(ret < 0)   //waitpid出错返回-1
   {
     perror("waitpid error");
   }
   if((status & 0x7f) != 0)   //低7位为异常退出信号值，若为0表示进程正常退出
   {
     printf("进程异常退出");
     return -1;
   }
   int retval = (status >> 8) & 0xff;   //低16位中的高8位为进程正常退出的返回值
   int coredval = (status >> 7) & 0x01;   //获取coredump标志位
   printf("%d-%d, exit-retval:%d, coredval:%d\n", ret, pid, retval, coredval);   //打印子进程pid，退出码以及coredump标志位
   return 0;

运行结果：

4. 程序替换：替换一个进程正在调度运行的程序（加载一个新的程序到内存中，更新当前进程的页表映射信息到新的程序上）
   exec函数族：5个库函数+系统调用接口
   extern char** environ;
   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[])
   3类参数：新的程序路径名称；程序运行参数（最后必须要以NULL作为结尾）；自己设定环境变量

   execl和execv的区别：程序运行参数的不同设置方式
   例：execl("/bin/ls", “ls”, “-a”, “-l”, NULL)
   char* argv[] = {“ls”, “-a”, “-l”, NULL}；execv("/bin/ls", argv)

   execl（execv）和execlp（execvp）的区别：新的程序是否需要带路径，指定程序所在位置
   execl("/bin/ls", …)
   execlp(“ls”, …)—原因是会到PATH环境变量指定的路径下去找对应程序，适用场景：要替换的为命令程序（也可以通过指定新程序的路径实现功能）

   execl（execv）和execle（execve）的区别：当前进程的环境变量是否由自己来设置
   execl("/bin/ls", …)—使用默认当前就有的环境变量
   char* env[] = {“MYVAL=1000”, NULL}；execle("/bin/ls", …, NULL, env)—直接替换原有环境变量，而非追加，即此时只有一个环境变量MYVAL

exec函数族测试：

#include <stdio.h>    
#include <stdlib.h>    
#include <unistd.h>    
    
int main()    
{    
  printf("我要进行程序替换啦~~\n");    
    
  //extern char** environ;   //获取当前进程环境变量    
  //char* env[] = {"MYVAL = 1000", NULL};   //自己设置当前进程环境变量    
    
  execl("/usr/bin/ls", "ls", "-a", "-l", NULL);    
    
  //execlp("ls", "ls", "-a", "-l", NULL);    
    
  //execle("/usr/bin/ls", "ls", "-a", "-l", NULL, env);    
    
  //char* argv[] = {"ls", "-a", "-l", NULL};   //定义指针数组存储程序运行参数                                                        
    
  //execv("/usr/bin/ls", argv);    
    
  //execvp("./myenv",argv);    
    
  //execve("./myenv", argv, environ);    
  printf("程序替换结束\n");    
  return 0;    
}

①execl，execlp，execv，execvp运行结果：

②通过自己设置当前进程的环境变量测试execve

#include <stdio.h>    
#include <stdlib.h>    
#include <unistd.h>    
    
int main()    
{    
  printf("我要进行程序替换啦~~\n");    
    
  extern char** environ;   //获取当前进程环境变量    
  char* env[] = {"MYVAL = 1000", NULL};   //自己设置当前进程环境变量    
    
  //char* argv[] = {"ls", "-a", "-l", NULL};   //定义指针数组存储程序运行参数                                                        
    
  execve("./myenv", argv, env);    
  printf("程序替换结束\n");    
  return 0;    
}

打印当前输入命令参数以及当前进程环境变量：

  #include<stdio.h>    
  #include<unistd.h>    
  #include<stdlib.h>    
      
	int main(int argc, char* argv[])    
  {    
    for(int i = 0; argv[i] != NULL; i++)    
    {    
      printf("argv[%d] = %s\n", i, argv[i]);    
    }    
    extern char** environ;    
    for(int i = 0; environ[i] != NULL; i++)    
    {    
      printf("environ[%d] = %s\n", i, environ[i]);                                                                                   
    }    
    return 0;    
  }    

运行结果：