Linux 進程編程入門

關(guān)于進程和線程的關(guān)系，之前一口君寫過這幾篇文章，大家可以參考下。

本文從頭帶著大家一起學(xué)習(xí)Linux進程

《搞懂進程組、會話、控制終端關(guān)系，才能明白守護進程干嘛的？》

Linux 進程篇

一、進程相關(guān)概念

了解進程的時候先來了解幾個問題，明白以下問題，就懂了進程的概念

1.什么是程序，什么是進程，兩者之間的區(qū)別？

程序是靜態(tài)的概念，gcc ?xxx.c -o pro 磁盤中生成pro文件，叫做程序 ? ? ? ? ? ? ?程序如：電腦上的圖標(biāo)進程是程序的一次運行活動， 通俗點說就是程序跑起來了，系統(tǒng)中就多了一個進程

2.如何查看系統(tǒng)中有哪些進程？

使用ps指令查看 ? ? ：? ps-aux ?在ubuntu下查看，在實際工作中，配合grep來查找程序中是否存在某一個進程

grep ?過濾進程 ? ：ps -aux | grep init 就只把帶有init的進程過濾出來

使用top指令查看，類似windows任務(wù)管理器

3.什么是進程標(biāo)識符？

每一個進程都有一個非負整數(shù)表示的唯一ID，叫做pid，類似身份證

pid =0 ：稱為交換進程（swapper）作用：進程調(diào)度pid=1 ?：init 進程作用：系統(tǒng)初始化

編程調(diào)用getpid函數(shù)獲取自身的進程標(biāo)識符;

#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
pid_t?getpid(void);
pid_t?getppid(void);

getpid示例代碼：

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

int?main()
{
????pid_t?pid;
????pid?=?getpid();
???printf("my?pid?is?%dn",pid);
???return?0;
}

getppid獲取父進程的進程標(biāo)識符;

4. 第一個進程 ?init 進程

在這里插入圖片描述

Linux內(nèi)核啟動之后，會創(chuàng)建第一個用戶級進程init，由上圖可知， init 進程 (pid=1) 是除了 idle 進程(pid=0，也就是 init_task) 之外另一個比較特殊的進程，它是 Linux 內(nèi)核開始建立起進程概念時第一個通過 kernel_thread 產(chǎn)生的進程，其開始在內(nèi)核態(tài)執(zhí)行，然后通過一個系統(tǒng)調(diào)用，開始執(zhí)行用戶空間的 / sbin/init 程序。

5.什么叫父進程，什么叫子進程？

進程A創(chuàng)建了進程B，那么A叫做父進程，B叫做子進程，父進程是相對的概念，理解為人類中的父子關(guān)系

6. c程序的存儲空間是如何分配的？

gcc xxx.c ?-o a.out ? ?當(dāng)執(zhí)行 ./a.out 時候，操作系統(tǒng)會劃分一塊內(nèi)存空間，如何分配呢？如下圖：

二、創(chuàng)建進程函數(shù)fork的使用

==pid_t fork(void);==
功能：使用fork函數(shù)創(chuàng)建一個進程

fork函數(shù)調(diào)用成功，返回兩次 返回值為0 ?，代表當(dāng)前進程是子進程
返回值非負數(shù)，代表當(dāng)前進程為父進程 調(diào)用失敗 ，返回-1

1. fork();示例代碼

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

int?main()
{
????pid_t?pid;
????pid?=?getpid();
????
????fork();
????
???printf("my?pid?is?%dn",pid);
???return?0;
}

打印出了兩遍 my pid ?說明，有了兩個進程！執(zhí)行了兩次打印pid

2. 查看父進程/子進程代碼：

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

int?main()
{
????pid_t?pid;
????pid_t?pid2;

????pid?=?getpid();
????printf("brfore?fork?pid?is?%dn",pid);

????fork();

????pid2?=?getpid();
????printf("brfore?fork?pid?is?%dn",pid2);

????if(pid?==?pid2){
?????????printf("this?is?father?printn");
????}else{

?????????printf("this?is?child?print?,?child?pid?is?=%dn",getpid());
????}

???return?0;

}

父子進程都會進入if 中，但是輸出結(jié)果會不同
在fork之前的pid 是8915 是父進程 ? ，fork之后pid是子進程 8916

3. 用返回值來判斷父/子進程代碼(1)：

返回值為0 ?，代表當(dāng)前進程是子進程
返回值非負數(shù)，代表當(dāng)前進程為父進程

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

int?main()
{

???pid_t?pid;

???printf("father:?id=%dn",getpid());

???pid?=?fork();

???if(pid?>?0){
?????????printf("this?is?father?print?,pid?=%dn",getpid());
???}else?if?(pid?==?0){
?????????printf("this?is?child?print,?child?pid?=?%dn",getpid());
???}

???return?0;
}

在這里插入圖片描述

4. 用返回值來判斷父子進程代碼(2)：

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


int?main()
{

???pid_t?pid;
???pid_t?pid2;
???pid_t?retpid;

???pid?=?getpid();
???printf("before?fork:?pid?=?%dn",pid);


???retpid?=?fork();


???pid2?=?getpid();
???printf("after?fork:pid?=?%dn",pid2);


???if(pid?==?pid2){
???????printf("this?is?father?print?:retpid?=?%dn",retpid);
???}else{
???????printf("this?is?child?print?:retpid?=%d,child?pid=?%dn",retpid,pid2);
???}

???return?0;
}

這樣更清楚明了的看到
fork 返回值：9915>0 ?是父進程 ? ?父進程號是9114
fork 返回值：=0 ? ? 是子進程 ? ? ? ? 子進程號是9915

三、進程創(chuàng)建后 發(fā)生了什么事？

在這里插入圖片描述

1 在內(nèi)存空間中fork后發(fā)生了什么？

在這里插入圖片描述

2. ./demo4 運行的程序父進程是誰？

int?main(int?argc,?const?char?*argv[])
{
????????while(1);
????????return?0;
}

./ demo4 編譯運行后，我們ps -ef 查看進程ID由上圖可知，./demo4 進程的進程ID是12677，父進程ID是12587，即進程bash：==bash的父進程是gnome-terminal，所以我們打開1個Linux終端，其實就是啟動了1個gnome-terminal進程。我們在這個終端上執(zhí)行./a.out其實就是利用gnome-terminal的子進程bash通過execve()將創(chuàng)建的子進程裝入a.out:==

四、創(chuàng)建新進程的實際應(yīng)用場景

1. fork創(chuàng)建子進程的一般目的：

一個父進程希望復(fù)制自己，使父、子進程同時執(zhí)行不同的代碼段。這在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進程中是常見的——父進程等待客戶端的服務(wù)請求。當(dāng)這種情求達到時，父進程調(diào)用fork，使子進程處理此請求。父進程則繼續(xù)等待下一個服務(wù)請求到達。

一個進程要執(zhí)行一個不同的程序。這對shell是常見的情況，在這種情況下子進程從fork返回后立即調(diào)用exec。

在這里插入圖片描述

2. 模擬socket 創(chuàng)建進程（服務(wù)器對接客戶端的應(yīng)用場景）示例代碼：

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

int?main()
{
???pid_t??pid;
???int?data;

???while(1){
????????printf("please?input?a?datan");
????????scanf("%d",&data);

????????if(data?==1?)
????????{
????????????pid?=?fork();

????????????if(pid?>0){

????????????}
????????????else?if(pid?==?0){
??????????????????while(1){
????????????????????????printf("do?net?request,pid=%dn",getpid());
????????????????????????sleep(3);
??????????????????}
????????????}
????????}
????????else{
???????????printf("wait,?do?notingn");
????????}
???}
???return?0;
}

輸入非1時候，模擬沒有客戶端進行交互

輸入1時候，模擬有客戶端進行交互 ，創(chuàng)建子進程來進行交互，子進程號為：9756

模擬多個客戶端進行交互時 ，創(chuàng)建多個子進程來進行交互，子進程號為：9756 ? / 9758 ?/ 9759

查看系統(tǒng)進程：

3. fork總結(jié)：

一個現(xiàn)有進程可以調(diào)用fork函數(shù)創(chuàng)建一個新進程。

#include cunistd.h>
pid_t fork(void);
返回值：子進程中返回0。父進程中返回子進程ID.出錯返回-1

由fork創(chuàng)建的新進程被稱為子進程（child
process)。fork函數(shù)被調(diào)用一次，但返回兩次。兩次返回的唯一區(qū)別是子進程的返回值是0，而父進程的返回值則是新子進程的進程ID。將子進程ID返回給父進程的理由是：因為一個進程的子進程可以有多個，并且沒有一個函數(shù)使一個進程可以獲得其所有子進程的進程ID。fork使子進程得到返回值0的理由是：一個進程只會有一個父進程，所以子進程總是可以調(diào)用getppid以獲得其父進程的進程ID（進程ID0總是由內(nèi)核交換進程使用，所以一個子進程的進程ID不可能為0)。

子進程和父進程繼續(xù)執(zhí)行fork調(diào)用之后的指令。子進程是父進程的副本。例如，子進程獲得父進程數(shù)據(jù)空間、堆和棧的副本。注意，這是子進程所擁有的副本。父、子進程并不共享這些存儲空間部分。父、子進程共享正文段。由于在fork之后經(jīng)常跟隨著exec，所以現(xiàn)在的很多實現(xiàn)并不執(zhí)行一個父進程數(shù)據(jù)段、棧和堆的完全復(fù)制。作為替代，使用了寫時復(fù)制（Copy-On-Write，COW)技術(shù)。這些區(qū)域由父、子進程共享，而且內(nèi)核將它們的訪問權(quán)限改變?yōu)橹蛔x的。如果父、子進程中的任一個試圖修改些區(qū)域，則內(nèi)核只為修改區(qū)域的那塊內(nèi)存制作一個副本，通常是虛擬存儲器系統(tǒng)中的一“頁”。Bach和McKusick等對這種特征做了更詳細的說明。

五、vfork創(chuàng)建進程

1. vfork函數(shù) 也可以創(chuàng)建進程，與fork有什么區(qū)別？

關(guān)鍵區(qū)別一：vfork直接使用父進程存儲空間，不用拷貝關(guān)鍵區(qū)別二：vfork保證子進程先運行，當(dāng)子進程調(diào)用exit退出后，父進程才執(zhí)行

2. fork 進程調(diào)度 父子進程：

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

int?main()
{
????pid_t?pid;

????pid?=?fork();

????if(pid?>0){
???????while(1){
???????????????printf("this?is?father?print?pid?is?%dn",getpid());
???????????????sleep(3);
???????}
????}else?if(pid?==?0){
?????????while(1){
???????????????printf("this?is?child?print?pid?is?=%dn",getpid());
???????????????sleep(3);
?????????}
????}

???return?0;

}

在這里插入圖片描述

3. ?vfork 進程調(diào)度 父子進程：

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

int?main()
{
????pid_t?pid;
????int?cnt=0;

????pid?=?vfork();

????if(pid?>0){
???????while(1){
???????????????printf("this?is?father?print?pid?is?%dn",getpid());
???????????????sleep(1);
???????}
????}else?if(pid?==?0){
?????????while(1){
???????????????printf("this?is?child?print?pid?is?=%dn",getpid());
???????????????sleep(1);
???????????????cnt++;
???????????????if(cnt?==?3?){
???????????????????exit(0);
???????????????}
?????????}
????}

???return?0;
}

vfork保證子進程先運行，當(dāng)子進程調(diào)用3次 ? exit退出后，父進程才執(zhí)行

4. 子進程改變cnt值，在父進程運行時候也被改變

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

int?main()
{
????pid_t?pid;
????int?cnt=0;
????printf("cnt=%dn",cnt);

????pid?=?vfork();

????if(pid?>0){
???????while(1){
???????????????printf("cnt=%dn",cnt);
???????????????printf("this?is?father?print?pid?is?%dn",getpid());
???????????????sleep(1);
???????}
????}else?if(pid?==?0){
?????????while(1){
???????????????printf("this?is?child?print?pid?is?=%dn",getpid());
???????????????sleep(1);
???????????????cnt++;
???????????????if(cnt?==?3?){
??????????????????exit(0);
???????????????}
?????????}
????}

???return?0;
}

在這里插入圖片描述

六、ps 常帶的一些參數(shù)

下面對ps命令選項進行說明：

命令參數(shù)	說明
-e	顯示所有進程.
-f	全格式。
-h	不顯示標(biāo)題。
-l	長格式。
-w	寬輸出。
-a	顯示終端上的所有進程，包括其他用戶的進程。
-r	只顯示正在運行的進程。
-u	以用戶為主的格式來顯示程序狀況。
-x	顯示所有程序，不以終端機來區(qū)分。

ps -ef ?顯示所有進程，全格式形式查看進程：

ps -ef 的每列的含義是什么呢？

在這里插入圖片描述

命令參數(shù)	說明
UID：	程序被該 UID 所擁有，指的是用戶ID
PID：	就是這個程序的 ID
PPID ：	PID的上級父進程的ID
C ：	CPU使用的資源百分比
STIME ：	系統(tǒng)啟動時間
TTY：	登入者的終端機位置
TIME ：	使用掉的 CPU時間。
CMD：	所下達的指令為何

七、進程退出

1. 子進程退出方式

正常退出：

Mian函數(shù)調(diào)用return進程調(diào)用exit()，標(biāo)準c庫進程調(diào)用_exit()或者——Exit(),屬于系統(tǒng)調(diào)用進程最后一個線程返回最后一個線程調(diào)用pthread_exit

異常退出：

調(diào)用abort當(dāng)進程收到某些信號時候，如ctrl+C最后一個線程對取消（cancellation）,請求作出響應(yīng)

不管進程如何終止，最后都會執(zhí)行內(nèi)核中的同一段代碼。這段代碼為相應(yīng)進程關(guān)閉所有打開描述符，釋放它所使用的存儲器等。

對上述任意一種終止情形，我們都希望終止進程能夠通知其父進程它是如何終止的。對于三個終止函數(shù)（exit、_exit和_Exit），實現(xiàn)這一點的方法是，將其退出狀態(tài)作為參數(shù)傳送給函數(shù)?！救缟厦媸纠锩鎸懙降腸nt==3情況下，exit(0);
這個0就是子進程退出狀態(tài)?！吭诋惓＝K止情況下，內(nèi)核（不是進程本身）產(chǎn)生一個指示其異常終止原因的終止?fàn)顟B(tài)。在任何一種情況下，該終止進程的父進程都能用wait或者waitpid取得其終止?fàn)顟B(tài)。

正常退出的三個函數(shù)：

#include<stdlib.h>
void?exit(int?status);


#include<unistd.h>
void?_exit(int?status);


#include<stdlib.h>
void?_Exit(int?status);

記得在結(jié)束子進程的時候要手動退出，不要使用break；會導(dǎo)致數(shù)據(jù)被破壞。?三種退出函數(shù)種，更推薦exit(); ?exit是 _exit 和_Exit 的一個封裝, 會清除，沖刷緩沖區(qū)，把緩存區(qū)數(shù)據(jù)進程處理在退出。

2. 等待子進程退出

==為什么要等待子進程退出？==

創(chuàng)建子進程的目的就是為了讓它去干活，在網(wǎng)絡(luò)請求當(dāng)中來了一個新客戶端介入，創(chuàng)建子進程去交互，干活也要知道它干完沒有.比如正常退出（exit/_exit /_Exit）為 完成任務(wù)
若異常退出 ?（abort）不想干了， 或被殺了

所有要等待子進程退出，而且還要收集它退出的狀態(tài)
等待就是調(diào)用wait函數(shù) 和 waitpid函數(shù)

3. 僵尸進程

子進程退出狀態(tài)不被收集，會變成僵死進程（僵尸進程）

正如以下例子，就是子進程退出沒有被收集，成了僵尸進程：

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

int?main()
{
????pid_t?pid;
????int?cnt=0;
????printf("cnt=%dn",cnt);
????
????pid?=?vfork();
????
????if(pid?>0){
???????while(1){
???????????????printf("cnt=%dn",cnt);
???????????????printf("this?is?father?print?pid?is?%dn",getpid());
???????????????sleep(1);
???????}
????}else?if(pid?==?0){
?????????while(1){
???????????????printf("this?is?child?print?pid?is?=%dn",getpid());
???????????????sleep(1);
???????????????cnt++;
???????????????if(cnt?==?3?){
??????????????????exit(0);
???????????????}
?????????}
????}
???return?0;
}

運行三次子進程后，退出，父進程一直運行

結(jié)果：在查看進程時發(fā)現(xiàn)，父進程11314正在運行 ?“S+” ? 而子進程11315 停止運行 “z+” z表示zombie（僵尸）

4. 等待函數(shù)：wait(狀態(tài)碼); 的使用：

#include<sys/types.h>
#inlcude<sys/wait.h>

pid_t?wait(int?*status);????//參數(shù)status?是一個地址????
pid_t?waitpid(pid_t?pid?,?int?*status?,int?options);
int?waitid(idtype_t?idtype?,id_t?id?,siginfo_t??*infop,?int??options);

如果其所有子進程都還在運行，則阻塞。：通俗的說就是子進程在運行的時候，父進程卡在wait位置阻塞，等子進程退出后，父進程開始運行。

如果一個子進程已終止，正等待父進程獲取其終止?fàn)顟B(tài)，則會取得該子進程的終止?fàn)顟B(tài)立即返回。

如果它沒有任何子進程，則立即出錯返回。

status參數(shù)：是一個整型數(shù)指針
非空：子進程退出狀態(tài)放在它所指向的地址中?？眨翰魂P(guān)心退出狀態(tài)

檢查wait 和 waitpid 所返回的終止?fàn)顟B(tài)的宏

宏	說明
WIFEXITED (status)	若為正常終止子進程返回的狀態(tài)，則為真。對于這種情況可執(zhí)行WEXITSTATUS（status），取子進程傳送給exit、_exit 或_Exit參數(shù)的低8位
WIFSIGNALED (status)	若為異常終止子進程返回的狀態(tài)，則為真（接到一個不捕捉的信號）。對于這種情況，可執(zhí)行WTERMSIG(status),取使子進程終止的信號編號。另外，有些實現(xiàn)（非Single UNIX Specification）宏義宏WCOREDUMP（status），若已產(chǎn)生終止進程的core文件，則它返回真
WIFSTOPPED (status)	若為當(dāng)前暫停子進程的返回的狀態(tài)，則為真，對于這種情況，可執(zhí)行WSTIOPSIG（status），取使子進程暫停的信號編號
WIFCONTINUED (status)	若在作業(yè)控制暫停后已經(jīng)繼續(xù)的子進程返回了狀態(tài)，則為真。（POSIX.1的XSI擴展，僅用于waitpid。）
比如說：exit(3) ?wait (狀態(tài)碼); 要通過宏來解析狀態(tài)碼

5. 收集退出進程狀態(tài)

pid?=?vfork();

????if(pid?>0){
???????while(1){
???????????????printf("cnt=%dn",cnt);
???????????????printf("this?is?father?print?pid?is?%dn",getpid());
???????????????sleep(1);
???????}
????}else?if(pid?==?0){
?????????wait(NULL);????//?參數(shù)：status ?是一個地址??為空?表示不關(guān)心退出狀態(tài)
?????????while(1){
???????????????printf("this?is?child?print?pid?is?=%dn",getpid());
???????????????sleep(1);
???????????????cnt++;
???????????????if(cnt?==?3?){
??????????????????exit(0);
???????????????}
?????????}
????}

wait(NULL); ? ?// 參數(shù)：status ?是一個地址 ?為空 表示不關(guān)心退出狀態(tài)

沒有了11567子進程，這樣就不是僵尸進程了

收集子進程退出狀態(tài)示例代碼：

int?main()
{
????pid_t?pid;
????int?cnt=0;
????int?status?=10;

????printf("cnt=%dn",cnt);

????pid?=?vfork();

????if(pid?>0){

???????wait(&status);?????//?參數(shù)status是一個地址??
???????printf("child?out?,chile?status?=%dn",WEXITSTATUS(status));??//要解析狀態(tài)碼，需要借助WEXITSTATUS
???????while(1){
???????????????printf("cnt=%dn",cnt);
???????????????printf("this?is?father?print?pid?is?%dn",getpid());
???????????????sleep(1);
???????}
????}else?if(pid?==?0){
?????????while(1){
???????????????printf("this?is?child?print?pid?is?=%dn",getpid());
???????????????sleep(1);
???????????????cnt++;
???????????????if(cnt?==?3?){
??????????????????exit(5);
???????????????}?
??????????}
???}

int status =10;

wait(&status); ? ? // 參數(shù)status是一個地址
printf("child out ,chile status =%dn",WEXITSTATUS(status)); ?//要解析狀態(tài)碼，需要借助WEXITSTATUS

結(jié)果顯示：exit(5); ? 就能看到子進程退出的狀態(tài) status=5

6. 等待函數(shù)：waitpid（）的使用；

wait和waitpid的區(qū)別之一：

wait使父進程（調(diào)用者）阻塞，waitpid有一個選項 ，可以使父進程（調(diào)用者）不阻塞。

pid_t waitpid(pid_t pid , int *status ,int options);

對于waitpid函數(shù)種pid參數(shù)的作用解釋如下：

pid == -1	等待任一子進程。就這一方面而言，waitpid與wait等效。
pid > 0	等待其進程ID與pid相等的子進程。
pid == 0	等待其組ID等于調(diào)用進程組ID的任一子進程
pid <-1	等待其組ID等于pid絕對值的任一子進程。

waitpid 的 options 常量:

WCONTINUED	若實現(xiàn)支持作業(yè)控制，那么由pid指定的任一子進程在暫停后已經(jīng)繼續(xù)，但其狀態(tài)尚未報告，則返回其狀態(tài)（POSIX.1的XSI擴展）
WNOHANG	若由pid指定的子進程并不是立即可用的，則waitpid不阻塞，此時其返回值為0；
WUNTRACED	若某實現(xiàn)支持作業(yè)控制，而由pid指定的任一子進程已處于暫停狀態(tài)。

waitpid 來使得父進程不阻塞代碼：

int?main()
{
????pid_t?pid;
????int?cnt=0;
????int?status?=10;
????
????printf("cnt=%dn",cnt);

????pid?=?vfork();

????if(pid?>0){

???????waitpid(pid,&status,WNOHANG);?//?參數(shù)pid 是子進程號，WNOHANG是若由pid指定的子進程并不是立即可用的，則waitpid不阻塞，此時其返回值為0；
???????printf("child?out?,chile?status?=%dn",WEXITSTATUS(status));??
???????while(1){
???????????????printf("cnt=%dn",cnt);
???????????????printf("this?is?father?print?pid?is?%dn",getpid());
???????????????sleep(1);
???????}
????}else?if(pid?==?0){
?????????while(1){
???????????????printf("this?is?child?print?pid?is?=%dn",getpid());
???????????????sleep(1);
???????????????cnt++;
???????????????if(cnt?==?3?){
??????????????????exit(5);
???????????????}
??????????}
???}

子進程和父進程同時進行

但是發(fā)現(xiàn)子進程12275 ?在系統(tǒng)查詢進程中 ?還是變成了僵尸進程原因是 ==WNOHANG是不等待參數(shù)，它只運行一遍== ，當(dāng)他運行時候，子進程沒死，等子進程死后，他沒運行，就沒有收到停止?fàn)顟B(tài)，所以成了僵尸進程。

八、孤兒進程

1. 孤兒進程的概念：

父進程如果不等待子進程退出，在子進程結(jié)束前就了結(jié)束了自己的“生命”，此時子進程就叫做孤兒進程。

2.孤兒進程被收留：

Linux避免系統(tǒng)存在過多孤兒進程，init進程收留孤兒進程，變成孤兒進程的父進程【init進程(pid=1)是系統(tǒng)初始化進程】。init 進程會自動清理所有它繼承的僵尸進程。

孤兒進程的代碼:

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

int?main()
{
????pid_t?pid;
????int?cnt=0;
????int?status?=10;
????pid?=?fork();

????if(pid?>0){
???????????????printf("this?is?father?print?pid?is?%dn",getpid());
???????}
????else?if(pid?==?0){
?????????while(1){
???????????????printf("this?is?child?print?pid?is?=%d,my?father?pid?is=%dn",getpid(),getppid());
???????????????sleep(1);
???????????????cnt++;
???????????????if(cnt?==?3?){
??????????????????exit(5);
???????????????}
?????????}
????}
???return?0;
}

父進程運行結(jié)束前，子進程的父進程pid還是13098。父進程運行結(jié)束后，子進程的父進程變成了init進程( pid=1)。

九、exec族函數(shù)

1. exec族函數(shù)的作用：

我們用fork函數(shù)創(chuàng)建新進程后，經(jīng)常會在新進程中調(diào)用exec函數(shù)去執(zhí)行另外一個程序。當(dāng)進程調(diào)用exec函數(shù)時，該進程被完全替換為新程序因為調(diào)用exec函數(shù)并不創(chuàng)建新進程，所以前后進程的ID并沒有改變。

2. 為什么要用exec族函數(shù)，有什么作用？

一個父進程希望復(fù)制自己，使父、子進程同時執(zhí)行不同的代碼段。這在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進程中是常見的——父進程等待客戶端的服務(wù)請求。當(dāng)這種請求到達時，父進程調(diào)用fork，使子進程處理此請求。父進程則繼續(xù)等待下一個服務(wù)請求到達。一個進程要執(zhí)行一個不同的程序。這對shell是常見的情況。在這種情況下，子進程從fork返回后立即調(diào)用exec。

3. exec族函數(shù)定義：

功能：

exec函數(shù)族提供了一種在進程中啟動另一個程序執(zhí)行的方法，它可以根據(jù)指定的文件名或目錄名找到可執(zhí)行文件，并用它來取代原調(diào)用進程的數(shù)據(jù)段、代碼段和堆棧段。在執(zhí)行完之后，原調(diào)用進程的內(nèi)容除了進程號外，其他全部都被替換了。在調(diào)用進程內(nèi)部執(zhí)行一個可執(zhí)行文件，可執(zhí)行文件既可以是二進制文件，也可以是linux下可執(zhí)行的腳本文件?！就ㄋ桌斫饩褪菆?zhí)行demo1的同時，執(zhí)行一半去執(zhí)行demo2?！?/p>

函數(shù)族：

execl、execlp、execle、execv、execvp、execvpe

函數(shù)原型：

#include<unistd.h>

extern?char?**environ;
int?execl(char?*path??,?char?*arg?,??...);
int?execlp(char?*file??,?char?*arg?,??...);
int?execle(char?*path??,?char?*arg?,??...?,?char?*const?envp[]?);
int?execv(char?*path??,?char?*const?argv[]?);
int?execvp(char?*file??,?char?*const?atgv[]?);
int?execvpe(char?*file??,?char?*const?argv[]?,?char?*const?envp[]);

返回值：

exec函數(shù)族的函數(shù)執(zhí)行成功后不會返回，調(diào)用失敗時，會設(shè)置errno并返回-1，然后從原程序的調(diào)用點接著往下執(zhí)行。

參數(shù)說明：

path ：可執(zhí)行文件的路徑名字arg：可執(zhí)行程序所帶的參數(shù)，第一個參數(shù)為可執(zhí)行文件名字，沒有帶路徑且arg必須以NULL結(jié)束。file：如果參數(shù)file中包含/，則就將其視為路徑名，否則就按PATH環(huán)境變量，在它所指定的各目錄中搜尋可執(zhí)行文件。

exec族函數(shù)參數(shù)極難記憶和分辨，函數(shù)名中的字符會給我們一些幫助：

字符	說明
l	使用參數(shù)列表
p	使用文件名，并從PATH環(huán)境尋找可執(zhí)行文件
v	應(yīng)該先構(gòu)造一個指向各參數(shù)的指針數(shù)組，然后將該數(shù)組的地址作為這些函數(shù)的參數(shù)。
e	多了envp[]數(shù)組，使用新的環(huán)境變量代替調(diào)用進程的環(huán)境變量

4. exec函數(shù) 帶 l ?帶p ?帶v ?來說明參數(shù)特點

先寫一個帶參數(shù)的程序，輸入?yún)?shù) 輸出參數(shù)，在上一篇Linux文件編程里，main參數(shù)我們學(xué)過。

./echoarg代碼：

#include<stdio.h>
int?main(int?argc?,?char?*argv[])
{

?????int?i?=0;
?????for(i?=0?;i?<argc;i++){
?????????printf("argv[%d]:%sn",i?,argv[i]);
?????}
???return?0;
}

在執(zhí)行a.out 代碼一半的時候，調(diào)用上面的代碼echoarg

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

int?main(void)
{
?????printf("brfore?execln");
?????//int?execl(char?*path??,?char?*arg?,??...);
?????if(execl("/bin/echoarg","echoarg","abc",NULL)==-1)
?????{
?????????printf("execl?failed!n");
?????}
?????printf("after?execl?n");
?????return?0;
}

exec函數(shù)族的函數(shù)執(zhí)行成功后不會返回，調(diào)用失敗時，會設(shè)置errno并返回-1，然后從原程序的調(diào)用點接著往下執(zhí)行。

if(execl("/bin/echoarg","echoarg","abc",NULL)==-1)源代碼：int execl(char *path ?, char *arg , ?...);
//最后一個參數(shù)是：arg必須以NULL結(jié)束。

在執(zhí)行a.out 代碼一半的時候，調(diào)用上面的代碼echoarg:
exec函數(shù)族的函數(shù)執(zhí)行成功后不會返回，調(diào)用失敗時，會設(shè)置errno并返回-1，然后從原程序的調(diào)用點接著往下執(zhí)行。

==perror("why"); ?//用來在執(zhí)行錯誤時候，查詢錯誤原因==

若要調(diào)用ech 執(zhí)行一般執(zhí)行l(wèi)s ，同理。只需要改動

if(execl("/bin/ls","ls",NULL,NULL)==-1)

若要調(diào)用ech 執(zhí)行一般執(zhí)行l(wèi)s-l ，同理。

if(execl("/bin/ls","ls","-l",NULL)==-1)

execlp 和execl 的區(qū)別

帶p : 可以通過環(huán)境變量PATH環(huán)境尋找可執(zhí)行文件

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

int?main(void)
{
?????printf("brfore?execln");
?????//int?execl(char?*path??,?char?*arg?,??...);
?????if(execl("ls",";s",NULL,NULL)==-1)
?????{
?????????printf("execl?failed!n");
?????}
?????printf("after?execl?n");
?????return?0;
}

在路徑中不用寫具體路徑，就可以自動找到文件

execvp 和execl 的區(qū)別

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


int?main(void)
{
?????printf("brfore?execln");

?????char?*argv[]?=?{"ps",NULL,NULL};
?????if(execvp("ps",argv)==-1)
?????{
?????????printf("execl?failed!n");
?????}
?????printf("after?execl?n");
?????return?0;
}

char *argv[] = {"ps",NULL,NULL};
if(execvp("ps",argv)==-1)

結(jié)果與上面相同

5. 任何目錄下執(zhí)行程序

一個程序在目錄下能運行，換一個目錄就無法運行，如果把程序配置到環(huán)境變量里面去。

==pwd顯示當(dāng)前路徑
echo

PATH: [pwd顯示的當(dāng)前路徑]==

 

就可以在任何目錄下執(zhí)行程序了

6. ?exec配合fork使用

一個進程要執(zhí)行一個不同的程序。這對shell是常見的情況。在這種情況下，子進程從fork返回后立即調(diào)用exec。

1. 不用exec的方法： 實現(xiàn)功能，當(dāng)父進程檢查到輸入為1的時候，創(chuàng)建子進程把配置文件的字段值修改掉。

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

int?main()
{
???pid_t?pid;
???int?data?=?10;

???while(1){
?????????printf("please?input?a?datan");
?????????scanf("%d",&data);
?????????if(data?==?1){
?????????????????pid?=?fork();
?????????????????if(pid>0)
?????????????????{?
???????????????????wait(NULL);
?????????????????}
?????????????????if(pid?==?0){
???????????????????????int?fdSrc;
???????????????????????char?*readBuf=NULL;
????????????????????????fdSrc?=?open("config.txt",O_RDWR);
????????????????????????int?size?=?lseek(fdSrc,0,SEEK_END);
????????????????????????lseek?(fdSrc,0,SEEK_SET);

????????????????????????readBuf?=(char?*)malloc(sizeof(char)*size+8);
????????????????????????int?n_read=?read(fdSrc,readBuf,size);
????????????????????????char?*p=strstr(readBuf,"LENG=");?//找到（要修改的）位置???
??//參數(shù)1?要找的源文件??2.“要找的字符串”
????????????????????????if(p==NULL){
???????????????????????????????printf("not?foundn");
???????????????????????????????exit(-1);
?????????????????????????}
?????????????????????????????p=p+strlen("LENG=");??//移動字符串個字節(jié)
???????????????????????????????*p='0';??????//*p??取內(nèi)容
lseek?(fdSrc,0,SEEK_SET);
??????????????????????????int?n_write?=write(fdSrc,readBuf,strlen(readBuf));
??????????????????????????close(fdSrc);
??????????????????????????exit(0);
??????????????????????}

????????????????????}else?{
????????????????????????????????printf("do?notingn");
??????????????????????????}
???????????}
????????????????return?0;
}

實現(xiàn)了當(dāng)父進程檢查到輸入為1的時候，創(chuàng)建子進程把配置文件的字段值修改掉。

2. 用exec的方法： 實現(xiàn)功能，當(dāng)父進程檢查到輸入為1的時候，創(chuàng)建子進程把配置文件的字段值修改掉。

int?main()
{
???pid_t?pid;
???int?data?=?10;

???while(1){
?????????printf("please?input?a?datan");
?????????scanf("%d",&data);
?????????if(data?==?1){
?????????????????pid?=?fork();
?????????????????if(pid?>?0){
?????????????????????wait(NULL);
?????????????????}
?????????????????if(pid?==?0){

???????????????????execl("./changdata","changdata","config.txt",NULL);
???????????????????exit(0);
??????????????????????}
????????????????????}else?{
????????????????????????????????printf("do?notingn");
??????????????????????????}
???????????}
????????????????return?0;
}

使用execl 和 fork ?結(jié)合 也能做到上面結(jié)果，而且更方便，但是在 ./changdata 可執(zhí)行文件存在的情況下。

十、system函數(shù)

1. system函數(shù)定義：

函數(shù)原型：

?#include<stdlib.h>
int?system(const?char?*?string);

函數(shù)說明：

system()會調(diào)用fork()產(chǎn)生子進程，由子進程來調(diào)用/bin/sh-c
string來執(zhí)行參數(shù)string字符串所代表的命令，此命令執(zhí)行完后隨即返回原調(diào)用的進程。在調(diào)用system()期間SIGCHLD
信號會被暫時擱置，SIGINT和SIGQUIT 信號則會被忽略。

返回值：

system()函數(shù)的返回值如下：成功，則返回進程的狀態(tài)值；當(dāng)sh不能執(zhí)行時，返回127；失敗返回-1；

2. system函數(shù)的使用：

用system也可以做到execl的功能用system實現(xiàn)修改配置 數(shù)值代碼：

int?main()
{
???pid_t?pid;
???int?data?=?10;
???while(1){
?????????printf("please?input?a?datan");
?????????scanf("%d",&data);
?????????if(data?==?1){
?????????????????pid?=?fork();
?????????????????if(pid?>?0){
?????????????????????wait(NULL);
?????????????????}
?????????????????if(pid?==?0){
???????????????????execl("./changdata?config.txt");
???????????????????exit(0);
??????????????????????}
????????????????????}else?{
????????????????????????????????printf("do?notingn");
??????????????????????????}
???????????}
????????????????return?0;
}

在這里插入圖片描述

3. system和execl不同的是：

sysem運行完調(diào)用的可執(zhí)行文件后還會繼續(xù)執(zhí)行源代碼。

==附加說明：==

在編寫具有SUID/SGID權(quán)限的程序時請勿使用system()，system()會繼承環(huán)境變量，通過環(huán)境變量可能會造成系統(tǒng)安全的問題。

十一、popen函數(shù)

1. ?popen函數(shù)的定義：

函數(shù)原型：

#include<stdio.h>
FILE?*popen?(const?char?*command?,const?char?*type);?
int?pclose(FILE?*stream);?

參數(shù)說明：

command: 是一個指向以NULL結(jié)束的shell命令字符串的指針。這行命令將被傳到bin/sh并且使用 -c標(biāo)志
，shell將執(zhí)行這個命令。

type： 只能是讀或者寫中的一種，得到的返回值（標(biāo)準I/O流）也具有和type相應(yīng) ? 的只讀或只寫類型。如果type是”r“
則文件指針連接到command的標(biāo)準輸出；如果type是”w“則文件指針連接到command的標(biāo)準輸入。

返回值:

如果調(diào)用成功，則返回一個讀或者打開文件的指針，如果失敗，返回NULL，具體錯誤要根據(jù)errno判斷

int pclose（FILE *stream）
參數(shù)說明：stream：popen返回對丟文件指針
返回值：如果調(diào)用失敗，返回-1

作用：

popen（）函數(shù)用于創(chuàng)建一個管道：其內(nèi)部實現(xiàn)為調(diào)用fork產(chǎn)生一個子進程，執(zhí)行一個shell以運行命令來開啟一個進程這個進程必須由pclose（）函數(shù)關(guān)閉。

popen比system 在應(yīng)用中的好處：==可以獲取運行的輸出結(jié)果==

popen函數(shù)執(zhí)行完，執(zhí)行結(jié)果到管道內(nèi)，數(shù)據(jù)流出的時候，在管道尾部fread就可以讀出執(zhí)行數(shù)據(jù)，就能實現(xiàn)把數(shù)據(jù)讀到或?qū)懙较胍木彌_區(qū)里。

2. popen函數(shù)的使用：

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

int?main(void)
{
???char?ret[1024]={0};
???FILE?*fp;

???fp?=?popen("ps","r");
???int?nread?=?fread(ret,1,1024,fp);

???printf("read?ret?%d?byte?,ret?=%sn",nread?,ret);
???return?0;
}

結(jié)果發(fā)現(xiàn)：popen函數(shù)結(jié)束后，ps 輸出的內(nèi)容， 都捕獲到 ret 數(shù)組里面去了。popen可以獲取運行的輸出結(jié)果 ，可以讀取也可以寫入文件中。