Linux多进程
一、进程的概念
什么是进程?进程这个概念是针对系统而不是针对程序员的,对程序员来说,我们面对的概念是程序,当输入指令执行一个程序的时候,对系统而言,它将启动一个进程。
进程就是正在内存中运行中的程序,Linux下一个进程在内存里有三部分的数据,就是“代码段”、”堆栈段”和”数据段”。”代码段”,顾名思义,就是存放了程序代码。“堆栈段”存放的就是程序的返回地址、程序的参数以及程序的局部变量。而“数据段”则存放程序的全局变量,常数以及动态数据分配的数据空间(比如用new函数分配的空间)。
系统如果同时运行多个相同的程序,它们的“代码段”是相同的,“堆栈段”和“数据段”是不同的(相同的程序,处理的数据不同)。
二、进程的编号
1、查看进程
ps 查看当前终端的进程。
ps -ef 查看系统全部的进程。
ps -ef |more 查看系统全部的进程,结果分页显示。
UID :启动进程的操作系统用户。
PID :进程编号。
PPID :进程的父进程的编号。
C :CPU使用的资源百分比。
STIME :进程启动时间。
TTY :进程所属的终端。
TIME :使用掉的CPU时间。
CMD :执行的是什么指令。
ps -ef |grep book查看系统全部的进程,然后从结果集中过滤出包含“book”单词的记录。程序员用得最多的指令就是这个了。
2、getpid库函数
getpid库函数的功能是获取本程序运行时进程的编号。
函数声明:
pid_t getpid();
函数没有参数,返回值是进程的编号,pid_t就是typedef int pid_t。
示例(book251.cpp)
/*
* 程序名:book251.cpp,此程序用于演示获取程序运行时的进程编号
* 作者:C语言技术网(www.freecplus.net) 日期:20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("本程序的进程编号是:%d\n",getpid());
sleep(30); // 是为了方便查看进程在shell下用ps -ef|grep book251查看本进程的编号。
}
运行效果
在book251运行时,切换到其它的窗口,执行ps -ef|grep book251可以查看进程,如下。
注意两个细节:
1)进程的编号是系统动态分配的,相同的程序在不同的时间执行,进程的编号是不同的。
2)进程的编号会循环使用,但是,在同一时间,进程的编号是唯一的,也就是说,不管任何时间,系统不可能存在两个编号相同的进程。
三、多进程
fork在英文中是“分叉”的意思。为什么取这个名字呢?因为一个进程在运行中,如果使用了fork函数,就产生了另一个进程,于是进程就“分叉”了,所以这个名字取得很形象。下面就看看如何具体使用fork函数,这段程序演示了使用fork的基本框架。
函数声明:
pid_t fork();
fork函数用于产生一个新的进程,函数返回值pid_t是一个整数,在父进程中,返回值是子进程编号,在子进程中,返回值是0。
示例(book252.cpp)
/*
* 程序名:book252.cpp,此程序用于演示用fork生成一个子进程。
* 作者:C语言技术网(www.freecplus.net) 日期:20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("本程序的进程编号是:%d\n",getpid());
int ipid=fork();
sleep(1); // sleep等待进程的生成。
printf("pid=%d\n",ipid);
if (ipid!=0) printf("父进程编号是:%d\n",getpid());
else printf("子进程编号是:%d\n",getpid());
sleep(30); // 是为了方便查看进程在shell下用ps -ef|grep book252查看本进程的编号。
}
运行效果
查看进程情况,出现了两个book进程。
初学者可能用点接受不了现实。
1)一个函数(fork)返回了两个值?
2)if和else中的代码能同时被执行?
那么调用这个fork函数时发生了什么呢?fork函数创建了一个新的进程,新进程(子进程)与原有的进程(父进程)一模一样。子进程和父进程使用相同的代码段;子进程拷贝了父进程的堆栈段和数据段。子进程一旦开始运行,它复制了父进程的一切数据,然后各自运行,相互之间没有影响。
fork函数对返回值做了特别的处理,调用fork函数之后,在子程序中fork的返回值是0,在父进程中fork的返回值仍是原进程的编号,程序员可以通过fork的返回值来区分父进程和子进程,然后再执行不同的代码。
示例(book253.cpp)
/*
* 程序名:book253.cpp,此程序用于演示用fork生成一个子进程后,父子进程进入不同的流程。
* 作者:C语言技术网(www.freecplus.net) 日期:20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
void fatchfunc() // 父进程流程的主函数
{
printf("我是老子,我喜欢孩子他娘。\n");
}
void childfunc() // 子进程流程的主函数
{
printf("我是儿子,我喜欢西施。\n");
}
int main()
{
if (fork()>0) { printf("这是父进程,将调用fatchfunc()。\n"); fatchfunc();}
else { printf("这是子进程,将调用childfunc()。\n"); childfunc();}
sleep(1); printf("父子进程执行完自己的函数后都来这里。\n"); sleep(1);
}
运行效果
在上文上已提到过,子进程拷贝了父进程的堆栈段和数据段,也就是说,在父进程中定义的变量子进程中会复制一个副本,fork之后,子进程对变量的操作不会影响交父进程,父进程对变量的操作也不会影响子进程。
示例(book254.cpp)
/*
* 程序名:book254.cpp,此程序用于演示用fork之后的父子进程在内存中是独立的数据空间。
* 作者:C语言技术网(www.freecplus.net) 日期:20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int ii=10;
int main()
{
int jj=20;
if (fork()>0)
{
ii=11;jj=21; sleep(1); printf("父进程:ii=%d,jj=%d\n",ii,jj);
}
else
{
ii=12;jj=22; sleep(1); printf("子进程:ii=%d,jj=%d\n",ii,jj);
}
}
运行效果
四、课后作业
1)编写一个多进程程序,验证子进程是复制父进程的内存变量,还是父子进程共享内存变量?
2)编写一个示例程序,由父进程生成10个子进程,在子进程中显示它是第几个子进程和子进程本身的进程编号。
3)编写示例程序,由父进程生成子进程,子进程再生成孙进程,共生成第10代进程,在各级子进程中显示它是第几代子进程和子进程本身的进程编号。
4)利用尽可能少的代码快速fork出更多的进程,试试看能不能把linux系统搞死。
5)ps -ef |grep book251命令是ps和grep两个系统命令的组合,各位查一下资料,了解一下grep命令的功能,对程序员来,grep是经常用到的命令。
五、版权声明
C语言技术网原创文章,转载请说明文章的来源、作者和原文的链接。
来源:C语言技术网(www.freecplus.net)
作者:码农有道
如果文章有错别字,或者内容有错误,或其他的建议和意见,请您留言指正,非常感谢!!!