Unix环境高级编程—进程控制(二)
一、函数wait和waitpid
今天我们继续通过昨天那个死爹死儿子的故事来讲(便于记忆)，现在看看wait和waitpid函数。
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int *statloc);
pid_t waitpid(pid_t pid , int *statloc , int options); 若成功，返回进程ID，若出错，返回0或-1
wait系列函数的作用就是通知父亲儿子的死讯的，父进程一般接收到SIGCHLD信号而调用wait，（等待终止），可能有三种情况发生：
(1).子进程都在Running，则阻塞
(2).如果一个子进程终止，则父进程获取其终止状态(statloc指针指向的空间)，然后立即返回
(3).如果它没有任何子进程，则立即出错返回
wait可以返回的四个终止状态的互斥的宏，分别为：
WIFEXITED(status) 正常终止
WIFSIGNALED(status) 异常终止
WIFSTOPPED(status) 暂停子进程
WIFCONTINUED(status) 暂停后已经继续的子进程
例子：
#include "apue.h"
#include <sys/wait.h>
void pr_exit(int status)
{
if ( WIFEXITED(status) )
printf("normal termination,exit status = %d\n",
WEXITSTATUS(status));
else if (WIFSIGNALED(status))
printf("abnormal termination,signal number = %d\n",
WTERMSIG(status));
else if (WIFSTOPPED(status))
printf("child stopped, signal number = %d\n",
WSTOPSIG(status));
}
int
main(void)
{
pid_t pid;
int status;
if ((pid = fork()) < 0)
err_sys("fork error");
else if (pid == 0) /* child */
exit(7);
if (wait(&status) != pid) /* wait for child */
err_sys("wait error");
pr_exit(status); /* and print its status */
if ((pid = fork()) < 0)
err_sys("fork error");
else if (pid == 0) /* child */
abort(); /* generates SIGABRT */
if (wait(&status) != pid) /* wait for child */
err_sys("wait error");
pr_exit(status); /* and print its status */
if ((pid = fork()) < 0)
err_sys("fork error");
else if (pid == 0) /* child */
status /= 0; /* divide by 0 generates SIGFPE */
if (wait(&status) != pid) /* wait for child */
err_sys("wait error");
pr_exit(status); /* and print its status */
exit(0);
}
waitpid函数，顾名思义，其作用就在于可以等待特定的pid的子进程终止。此外，waitpid的options参数提供了WNOHANG（相当于不阻塞的wait）、WCONTINUED、WUNTRACED(支持作业控制)三个常量选项。
下面是一个非常经典的fork子、孙进程的示例：（两次fork，有效的避免僵死进程）
#include "apue.h"
#include <sys/wait.h>
int
main(void)
{
pid_t pid;
if ((pid = fork()) < 0) {
err_sys("fork error");
} else if (pid == 0) { /* first child */
if ((pid = fork()) < 0)
err_sys("fork error");
else if (pid > 0)
exit(0); /* parent from second fork == first child */
/*
* We're the second child; our parent becomes init as soon
* as our real parent calls exit() in the statement above.
* Here's where we'd continue executing, knowing that when
* we're done, init will reap our status.
*/
sleep(60);
printf("second child, parent pid = %ld\n", (long)getppid());
exit(0);
}
if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid) /* wait for first child */
err_sys("waitpid error");
/*
* We're the parent (the original process); we continue executing,
* knowing that we're not the parent of the second child.
*/
sleep(30);
exit(0);
}
为了便于测试效果明显，我将父进程sleep了30秒，然后退出，将孙进程sleep了60秒，然后退出。在这段代码中，最先退出的是子进程，为了防止孙进程僵死，我们让它sleep的时间更长，而父进程执行完毕退出后，孙进程被init进程收养，孙进程执行自己的任务，执行完毕后正常退出，使得该过程有效的避免了僵死进程。
此外，waitid类似于waitpid，但更为灵活，wait3、wait4的附加参数可以返回所有子进程使用的资源概况，不在此详细说明。
二、函数exec
当我们fork一个进程后，新的进程往往要调用exec执行一个启动例程，如第七章所述图：
因此，调用exec并不创建新的进程，只是用磁盘上的一个新程序替换了当前进程的正文段、数据段、堆段、栈段。
7个不同的exec函数：
#include <unistd.h>
int execl(const char *pathname, const char *arg0, ... /* (char *)0 */ );
int execv(const char *pathname, char *const argv[]);
int execle(const char *pathname, const char *arg0, ... /* (char *)0, char *const envp[] */ );
int execve(const char *pathname, char *const argv[], char *const envp[]);
int execlp(const char *filename, const char *arg0, ... /* (char *)0 */ );
int execvp(const char *filename, char *const argv[]);
int fexecve(int fd, char *const argv[], char *const envp[]);
返回值：成功不返回，出错返回-1
七个exec函数的区别：
(1).前四个取路径名作为参数，后两个取文件名作为参数，最后一个以fd作为参数
(2).参数表的传递不同（l表示列表list，v表示矢量vector）包含l和包含v
(3).向新程序传递环境表不同。包含e和不含e
七个exec直接的关系如下图，只有execve是内核的系统调用，另外6个只是库函数，它们最终都要调用该execve系统调用。
exec函数使用例程：
#include "apue.h"
#include <sys/wait.h>
char *env_init[] = { "USER=unknown", "PATH=/tmp", NULL };
int
main(void)
{
pid_t pid;
if ((pid = fork()) < 0) {
err_sys("fork error");
} else if (pid == 0) { /* specify pathname, specify environment */
if (execle("/home/webber/test/echoall", "echoall", "myarg1",
"MY ARG2", (char *)0, env_init) < 0)
err_sys("execle error");
}
if (waitpid(pid, NULL, 0) < 0)
err_sys("wait error");
if ((pid = fork()) < 0) {
err_sys("fork error");
} else if (pid == 0) { /* specify filename, inherit environment */
if (execlp("echoall", "echoall", "only 1 arg", (char *)0) < 0)
err_sys("execlp error");
}
exit(0);
}
echoall.c文件代码如下：
#include "apue.h"
int
main(int argc, char *argv[])
{
int i;
char **ptr;
extern char **environ;
for (i = 0; i < argc; i++) /* echo all command-line args */
printf("argv[%d]: %s\n", i, argv[i]);
for (ptr = environ; *ptr != 0; ptr++) /* and all env strings */
printf("%s\n", *ptr);
sleep(100);
exit(0);
}
这里同样是为了测试，我们sleep了100秒，模拟子进程的工作时间。
注意，需要预先把echoall.c文件编程，gcc echoall.c -o echoall ，否则，当我们exec找到该文件后无法执行。这样，我们就完成了启动子进程的一整个流程
