linux系统编程之进程(二)
今天继续学习进程相关的东东,上节提到了,当fork()之后,子进程复制了父进程当中的大部分数据,其中对于打开的文件,如果父进程打开了,子进程则不需要打开了,是共享的,所以首先先来研究下共享文件这一块的东东:
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#include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <signal.h> #define ERR_EXIT(m) \ do \ { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while(0) int main(int argc, char *argv[]) { signal(SIGCHLD, SIG_IGN); printf("before fork pid = %d\n", getpid()); int fd; fd = open("test.txt", O_WRONLY);//父进程打开一个文件 if (fd == -1) ERR_EXIT("open error"); pid_t pid; pid = fork(); if (pid == -1) ERR_EXIT("fork error"); if (pid > 0) { printf("this is parent pid=%d childpid=%d\n", getpid(), pid); write(fd, "parent", 6);//父进程往文件中写入内容 sleep(1);//睡眠是为了避免孤儿进程的产生,保证子进程执行的时候,父进程没有退出 } else if (pid == 0) { printf("this is child pid=%d parentpid=%d\n", getpid(), getppid()); write(fd, "child", 5);//子进程往文件中写入内容 } return 0; }
先创建一个"test.txt",里面是空内容:
也就是可以说明,子进程是共享父进程打开的文件表项的。
注意:有时候可能会test.txt的内容输出如下:
上面这种输出并没有按照我们的预想,可能的原因是跟两个进程的静态问题造成的,这个问题比较复杂,可以这样理解:也就是还没等子进程执行,父进程就已经结束了,这时子进程的文件偏移量会从0开始,所以之前父进程写入了parent,由于它退出来,子进程从0的位置开始写,所以最终输出就如上图所示了,为了保证如我们预期来输出,可以将睡眠时间加长上些,保证子进程执行时,父进程没有退出,如下:
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#include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <signal.h> #define ERR_EXIT(m) \ do \ { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while(0) int gval = 100; int main(int argc, char *argv[]) { signal(SIGCHLD, SIG_IGN); printf("before fork pid = %d\n", getpid()); pid_t pid; pid = fork();//这里是用的copy on write机制 if (pid == -1) ERR_EXIT("fork error"); if (pid > 0) { sleep(1);//它的目的是为了让子进程先对gval进行++操作,以便观察父进程是否会受影响 printf("this is parent pid=%d childpid=%d gval=%d\n", getpid(), pid, gval); sleep(3); } else if (pid == 0) { gval++;//子进程来改写数据 printf("this is child pid=%d parentpid=%d gval=%d\n", getpid(), getppid(), gval); } return 0; }
编译运行:
其原因也就是由于fork()是采用copy on write的机制,下面用图来解析一下上面的结果:
下面将其改为vfork来实现:
编译运行:
这个输出结果,可以表明,vfork产生子进程,当改写数据时也不会拷贝父进程的空间的,父子是共享一份空间,所以当子进程改写的数据会反映到父进程上。
另外这段程序中出现了一个“段错误”,这是因为:
这时,编译再运行,就不会有错误了:
另外执行exec函数也一样,关于它的使用,之后再来介绍。
提示:vfork是一个历史问题,了解一下既可,实际中很少用它!
在演示vfork时,提到“子进程必须立刻执行_exit”,那如果用exit(0)退呢?
编译运行:
我们通常会将return 0 与exit(0)划等号,但如果在vfork()中,还是划等号么?
编译运行:
那exit与_exit有啥区别呢?下面来探讨下,在探讨之前,先来回顾一下进程的五种终止方式:
下面以一个图来说明exit与_exit的区别:
区别一:exit是C库中的一个函数;而_exit是系统调用。
区别二:exit在调用内核之前,做了“调用终止处理程序、清除I/O缓冲”;而_exit是直接操作内核,不会做这两件事。
下面就以具体代码来说明两者的区别:
编译运行:
exit(0)相当于return 0;所以可想将上面return 0换为exit(0)也是一样的能在屏幕上打印出来,那如果换成_exit(0)呢?
这时编译运行:
这时就正常显示了:
另外对于exit来说,它会调用“终止处理程序”,所谓“终止处理程序”,就是指在程序结束的时候会调用的函数代码段,这些代码段,需要我们安装才可以,可以用如下函数:
其中传递的参数是函数指针。
下面用具体代码来进行说明:
编译运行:
如果换成是_exit()呢?
编译运行:
插一句:对于fork函数,有一个问题需进一步阐述一下,以便加深对它的理解:
#include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <signal.h> #define ERR_EXIT(m) \ do \ { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while(0) int main(int argc, char *argv[]) { signal(SIGCHLD, SIG_IGN); printf("before fork pid = %d\n", getpid()); pid_t pid; pid = fork(); if (pid == -1) ERR_EXIT("fork error"); if (pid > 0) { printf("this is parent pid=%d childpid=%d\n", getpid(), pid); sleep(3); } else if (pid == 0) { printf("this is child pid=%d parentpid=%d\n", getpid(), getppid()); } return 0; }
输出:
对于上面这段程序,就是上节中学习过的,但是有个问题值得思考一下,为啥fork()之后,不是从"before fork"从main的第一行起输出,而是从fork()之后的代码中去输出,这时因为fork()之后,拷贝了“代码段+数据段+堆栈段+PCB”,也就是两个进程的信息几乎都是一样,而由于堆栈段+PCB几乎是一样的,所以它会维护当前运行的信息,所以每个进程会从fork()之后的代码继续执行,这一点需要理解。
另外,再看一个跟fork()相关的程序:
#include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <signal.h> #define ERR_EXIT(m) \ do \ { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while(0) int main(int argc, char *argv[]) { fork(); fork(); fork(); printf("ok\n"); return 0; }
这段程序会打印多少行呢?
编译运行:
这是为什么呢?因为第一个fork()时,会产生两个进程,这时这两个进程都会执行它后面的代码,也就是第二个fork(),这时就有四个进程执行第二个fork()了,同样的,这时四个进程就会执行它下面的代码,也就是第三个fork(),这时就再产生四个进程,总共也就是八个进程了,这个比较不好理解,好好想一下!
最后,我们来说明一下execve函数,这个在上面介绍vfork()函数时,已经提到过了,它的作用是:替换进程映像,这时对它进行使用说明:
#include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <signal.h> #define ERR_EXIT(m) \ do \ { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while(0) int gval = 100; int main(int argc, char *argv[]) { signal(SIGCHLD, SIG_IGN); printf("before fork pid = %d\n", getpid()); pid_t pid; pid = vfork(); if (pid == -1) ERR_EXIT("fork error"); if (pid > 0) { printf("this is parent pid=%d childpid=%d gval=%d\n", getpid(), pid, gval); } else if (pid == 0) { char *const args[] = {"ps", NULL}; execve("/bin/ps", args, NULL);//将子进程完全替换成/bin/ps中的ps进程命令,所以这句话之后的代码就不会执行了,因为是完全被替换了 gval++; printf("this is child pid=%d parentpid=%d gval=%d\n", getpid(), getppid(), gval); } return 0; }
编译运行:
下节会对execve函数更加复杂的用法进行学习,下节见喽!