進程控制原語

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

int main(void)
{
    pid_t fpid; //fpid表示fork函數返回的值
    int count=0;
    fpid=fork(); 
    if (fpid < 0) 
        printf("error in fork!\n"); 
    else if (fpid == 0) {
        printf("i am the child process, my process id is %d\n",getpid()); 
        printf(" my parent process id is %d\n",getppid()); 
        count++;
    }
    else {
        printf("i am the parent process, my process id is %d\n",getpid()); 
        count++;
        

    }
    printf("count 統計結果是: %d\n",count);
    while(1);//無限阻塞
    return 0;
}

 

fork 函數，創建子進程。

函數原型：

 

 

關於其返回值：

 

 

fork函數一次調用，兩次返回。子進程中返回0，父進程中，返回子進程的ID。如果fork失敗，返回-1.並且不會創建子進程，同時錯誤代碼errno會被設置。

fork的讀時共享，寫時復制機制。子進程擁有和父進程一樣的0-3G用戶空間，但是3-4G內核空間中PCB（進程控制塊）的進程ID號並不相同。子進程和父進程有如此多相同的地方，如果僅僅是讀取0-3G用戶空間的數據，則沒有必要復制一份父進程的數據到內存，但如果需要寫入數據，就必須開辟新的空間了。

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但是，子進程創建出來如果所做的任務和父進程完全一致，那么也就沒有必要創建子進程的意義了。通常而言，子進程被創建，是要做與父進程不一樣的事情。

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

int main(void)
{
    pid_t fpid; 
    int count=0;
    fpid=fork(); 
    if (fpid < 0) 
        printf("error in fork!\n"); 
    else if (fpid == 0) {
        char *const argv[]={"ls","-l",NULL};
        printf("i am a child process\n");
        execvp("ls",argv);
        printf("where is my process?\n");
    }
    else {
        printf("i am a parent process\n"); 

    }
    while(1);
    return 0;
}

execvp：屬於exec族中的一個函數。

 

當進程調用了exec族的某一函數之后，該進程執行的程序被替換成全新的程序，新程序從其main函數開始執行。由於調用exec函數不會創建新的進程，所以替換前后的進程ID並不會改變。exec只是用磁盤上的一個新程序替換了當前進程的正文段、數據段、堆段和棧段。

在上面的程序中，使用了ls –l這個指令，可以發現該指令確實正確執行了，但是顯示的列表中，a.out沒有顏色信息。其次，在char *const argv[]={"ls","-l",NULL};中，第一個“ls”字符串只有一個占位符的作用，該字符串無論是什么都不會影響程序的運行結果，因為在execvp("ls",argv);中已經指定了ls程序，在argv指針數組中的argv[0]只用作占位符。哪怕將其改為”hehe”：

程序依然正常運行，exec函數會從argv[1]開始，直到NULL結束。

現在新建一個upper.c文件：

/* upper.c */
#include<stdio.h>
#include <ctype.h>

int main(void)
{
    in ch;
    while((ch=getchar())!=EOF)
        putchar(toupper(ch));//小寫轉大寫
    return 0;
}

把之前的test.c改成：

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

int main(void)
{
    pid_t fpid; 
    int count=0;
    fpid=fork(); 
    if (fpid < 0) 
        printf("error in fork!\n"); 
    else if (fpid == 0) {
        char *const argv[]={"upper",NULL};
        printf("i am a child process\n");
        execv("./app",argv);
        printf("where is my process?\n");
    }
    else {
        printf("i am a parent process\n"); 

    }
    while(1);
    return 0;
}

先編譯upper.c生成app，然后編譯test.c生成a.out，運行a.out：

exec函數運行之后，只有出錯才會返回，這也就意味着，exec函數后面的語句不會被執行。同樣，這里的char *const argv[]={"upper",NULL};中的“upper”字符串也可以是其他任何字符串（即使為NULL也行，但通常使用能代表其含義的名稱）。

wait和waitpid函數：

僵屍進程: 子進程退出，父進程沒有回收子進程資源（PCB），則子進程變成僵屍進程。

孤兒進程: 父進程先於子進程結束，則子進程成為孤兒進程,子進程的父進程成為1號進程init進程，稱為init進程領養孤兒進程。

一個進程在終止時會關閉所有文件描述符，釋放在用戶空間分配的內存，但它的PCB還保留着，內核在其中保存了一些信息：如果是正常終止則保存着退出狀態，如果是異常終止則保存着導致該進程終止的信號是哪個。這個進程的父進程可以調用wait或waitpid獲取這些信息，並徹底清除掉這個進程。我們知道一個進程的退出狀態可以在Shell中用特殊變量$?查看（echo $？），因為Shell是它的父進程，當它終止時Shell調用wait或waitpid得到它的退出狀態同時徹底清除掉這個進程。如果一個進程已經終止，但是它的父進程尚未調用wait或waitpid對它進行清理，這時的進程狀態稱為僵屍（Zombie）進程。任何進程在剛終止時都是僵屍進程，正常情況下，僵屍進程都立刻被父進程清理了。

目前，只用知道，wait和waitpid的基本用法即可，至於到底怎么應用在程序中，可以暫時不理會。

如果使用了WNOHANG參數調用waitpid，即使沒有子進程退出，它也會立即返回，不會像wait那樣永遠等下去。