进程控制原语

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

int main(void)
{
    pid_t fpid; //fpid表示fork函数返回的值
    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 统计结果是: %d\n",count);
    while(1);//无限阻塞
    return 0;
}

 

fork 函数，创建子进程。

函数原型：

 

 

关于其返回值：

 

 

fork函数一次调用，两次返回。子进程中返回0，父进程中，返回子进程的ID。如果fork失败，返回-1.并且不会创建子进程，同时错误代码errno会被设置。

fork的读时共享，写时复制机制。子进程拥有和父进程一样的0-3G用户空间，但是3-4G内核空间中PCB（进程控制块）的进程ID号并不相同。子进程和父进程有如此多相同的地方，如果仅仅是读取0-3G用户空间的数据，则没有必要复制一份父进程的数据到内存，但如果需要写入数据，就必须开辟新的空间了。

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但是，子进程创建出来如果所做的任务和父进程完全一致，那么也就没有必要创建子进程的意义了。通常而言，子进程被创建，是要做与父进程不一样的事情。

#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：属于exec族中的一个函数。

 

当进程调用了exec族的某一函数之后，该进程执行的程序被替换成全新的程序，新程序从其main函数开始执行。由于调用exec函数不会创建新的进程，所以替换前后的进程ID并不会改变。exec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、堆段和栈段。

在上面的程序中，使用了ls –l这个指令，可以发现该指令确实正确执行了，但是显示的列表中，a.out没有颜色信息。其次，在char *const argv[]={"ls","-l",NULL};中，第一个“ls”字符串只有一个占位符的作用，该字符串无论是什么都不会影响程序的运行结果，因为在execvp("ls",argv);中已经指定了ls程序，在argv指针数组中的argv[0]只用作占位符。哪怕将其改为”hehe”：

程序依然正常运行，exec函数会从argv[1]开始，直到NULL结束。

现在新建一个upper.c文件：

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

int main(void)
{
    in ch;
    while((ch=getchar())!=EOF)
        putchar(toupper(ch));//小写转大写
    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;
}

先编译upper.c生成app，然后编译test.c生成a.out，运行a.out：

exec函数运行之后，只有出错才会返回，这也就意味着，exec函数后面的语句不会被执行。同样，这里的char *const argv[]={"upper",NULL};中的“upper”字符串也可以是其他任何字符串（即使为NULL也行，但通常使用能代表其含义的名称）。

wait和waitpid函数：

僵尸进程: 子进程退出，父进程没有回收子进程资源（PCB），则子进程变成僵尸进程。

孤儿进程: 父进程先于子进程结束，则子进程成为孤儿进程,子进程的父进程成为1号进程init进程，称为init进程领养孤儿进程。

一个进程在终止时会关闭所有文件描述符，释放在用户空间分配的内存，但它的PCB还保留着，内核在其中保存了一些信息：如果是正常终止则保存着退出状态，如果是异常终止则保存着导致该进程终止的信号是哪个。这个进程的父进程可以调用wait或waitpid获取这些信息，并彻底清除掉这个进程。我们知道一个进程的退出状态可以在Shell中用特殊变量$?查看（echo $？），因为Shell是它的父进程，当它终止时Shell调用wait或waitpid得到它的退出状态同时彻底清除掉这个进程。如果一个进程已经终止，但是它的父进程尚未调用wait或waitpid对它进行清理，这时的进程状态称为僵尸（Zombie）进程。任何进程在刚终止时都是僵尸进程，正常情况下，僵尸进程都立刻被父进程清理了。

目前，只用知道，wait和waitpid的基本用法即可，至于到底怎么应用在程序中，可以暂时不理会。

如果使用了WNOHANG参数调用waitpid，即使没有子进程退出，它也会立即返回，不会像wait那样永远等下去。