Linux 18 进程控制

• 之前讲过，⼦进程退出，⽗进程如果不管不顾，就可能造成‘僵⼫进程’的问题，进⽽造成内存泄漏。• 另外，进程⼀旦变成僵⼫状态，那就⼑枪不⼊，“杀⼈不眨眼”的kill -9 也⽆能为⼒，因为谁也没有办法杀死⼀个已经死去的进程。• 最后，⽗进程派给⼦进程的任务完成的如何，我们需要知道。如，⼦进程运⾏完成，结果对还是不对，或者是否正常退出。• ⽗进程通过进程等待的⽅式，回收⼦进程资源，获取⼦进程退出信息

3.1等待方式

wait

#include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> pid_t wait(int* status); 返回值： 成功返回被等待进程pid，失败返回-1。 参数： 输出型参数，获取⼦进程退出状态,不关⼼则可以设置成为NULL

waitpid

pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options); 返回值： 当正常返回的时候waitpid返回收集到的⼦进程的进程ID； 如果设置了选项WNOHANG,⽽调⽤中waitpid发现没有已退出的⼦进程可收集,则返回0； 如果调⽤中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指⽰错误所在； 参数： pid： Pid=-1,等待任⼀个⼦进程。与wait等效。 Pid>0.等待其进程ID与pid相等的⼦进程。 status: 输出型参数 WIFEXITED(status): 若为正常终⽌⼦进程返回的状态，则为真。（查看进程 是否是正常退出） WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED⾮零，提取⼦进程退出码。（查看进程 的退出码） options:默认为0，表⽰阻塞等待 WNOHANG: 若pid指定的⼦进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等 待。若正常结束，则返回该⼦进程的ID。

3.2获取status和信号

wait和waitpid，都有⼀个status参数，该参数是⼀个输出型参数，由操作系统填充。•如果传递NULL，表⽰不关⼼⼦进程的退出状态信息。•否则，操作系统会根据该参数，将⼦进程的退出信息反馈给⽗进程。•status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下图（只研究status低16⽐特位）：

include<stdio.h> 2 #include<unistd.h> 3 #include<stdlib.h> 4 #include<string.h> 5 6 int main() 7 { 8 pid_t id =fork(); 9 if(id ==0) 10 { 11 //子进程 12 int cnt =5; 13 while(cnt--) 14 { 15 printf("子进程 pid:%d ppid%d\n",getpid(),getppid()); 16 sleep(1); 17 18 } 19 //退出的是子进程的程序,父进程不受影响 20 exit(0); 21 22 } 23 //procid_t ret = wait(NULL); 24 int st=0; E> 25 pid_t ret = waitpid(id,&st,0); 26 27 if(ret >0&& (st>>8)&0XFF==0)//id匹配上,且正常退出 28 { 29 printf("wait success rid:%d,exit code :%d\n",ret,(st>>8&0XFF)); 30 } 31 else if(ret>0)//异常退出,信号code不为0 W> 32 printf("wait failed rid:%d\n exit code:%d\n",ret,st&0X7F); 33 sleep(100); 34 35 36 return 0; 37 }

四.阻塞非阻塞等待

阻塞等待即父进程会一直等待子进程完成再继续执行,非阻塞等待则是父进程在等待子进程返回结果时,也会执行自己的程序

当然,上面太过生涩,接下来我们讲两个故事理解

非阻塞等待

为了应对OS期末考试,小明前往并打电话找学霸小李进行复习指导,小李回复,他正在干自己的事,让小明等个10多分钟,后挂断了电话.

在这等待的过程中,小明一边干自己的事(看书等),一边隔一会给小李打个电话,得到小李的回复还未干好,立马挂掉电话

在这期中,小明在等待小李的时候,还自己进行了看错,效率提高

#include<stdio.h> 2 #include<unistd.h> 3 #include<stdlib.h> 4 #include<string.h> 5 typedef void (*func_t)(); 6 #define NUM 5 7 func_t handlers[NUM+1]; 8 void download() 9 { 10 printf("下载任务\n"); 11 } 12 void up() 13 { 14 printf("更新任务\n"); 15 } 16 void flush() 17 { 18 printf("更新任务\n"); 19 } 20 void regist(func_t h[],func_t f) 21 { 22 int i=0; 23 for(;i<NUM;++i) 24 { 25 if(h[i]==NULL)break; 26 } 27 if(i==NUM) return; 28 h[i]=f; 29 h[i++]=NULL; 30 } 31 int main() 32 { 33 regist(handlers,download); 34 regist(handlers,up); 35 regist(handlers,flush); 36 pid_t id =fork(); 37 if(id ==0) 38 { 39 //子进程 40 int cnt =5; 41 while(1) 42 { 43 printf("子进程 pid:%d ppid%d\n",getpid(),getppid()); 44 sleep(1); 45 cnt--; 46 } 47 //退出的是子进程的程序,父进程不受影响 48 exit(10); 49 50 } 51 //procid_t ret = wait(NULL); 52 while(1) 53 { 54 55 56 int st=0; E> 57 pid_t ret = waitpid(id,&st,WNOHANG); 58 if(ret >0)//id匹配上,且正常退出 60 { 61 printf("wait success rid:%d,exit code :%d\n",ret,(st>>8&0XFF)); 62 break; 63 } 64 else if(ret==0) 65 { 66 //函数指针回调哦 67 int i=0; 68 for(;handlers[i];++i) 69 handlers[i](); 70 printf("本轮调用结束\n"); 71 sleep(1); 72 } 73 else 74 { 75 76 printf("调用失败\n"); 77 break; 78 } 79 80 } 81 return 0; 82 } ~

在上面中,父进程在等待子进程调用时,也在干自己的事,如下载,刷新等,效率得到提高

阻塞等待

在上面的通话中,小明觉得每次打过于麻烦,于是下次找小李复习时,让小李没挂电话了,一直通电话,直到小李干完自己的事

上面这例子就如我们代码运行到cin scanf ,必须我们进行输入,才会完成

五.进程程序替换

⽤fork创建⼦进程后执⾏的是和⽗进程相同的程序(但有可能执⾏不同的代码分⽀),⼦进程往往要调⽤⼀种 exec 函数以执⾏另⼀个程序。当进程调⽤⼀种 exec 函数时,该进程的⽤⼾空间代码和数据完全被新程序替换,从新程序的启动例程开始执⾏。调⽤ exec 并不创建新进程,所以调⽤ exec 前后该进程的 id 并未改变。

注,进程程序替换后,会进行覆盖代码于与数据段,后面的程序将不再执行(只要是可执行程序,就可以替换,即使是其他语言的)

5.1 验证id不变与覆盖式写入

#include<stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 #include<sys/types.h> 4 int main() 5 { 6 if(fork()==0) 7 { 8 printf("id:%d\n",getpid()); 9 printf("子进程开始\n"); 10 execl("./test","test",NULL); 11 printf("子进程结束\n"); 12 } 13 return 0; 14 }

发现确实如此

5.2 替换函数

其实有六种以exec开头的函数,统称exec函数:

#include <unistd.h> int execl(const char *path, const char *arg, ...); int execlp(const char *file, const char *arg, ...); int execle(const char *path, const char *arg, ...,char *const envp[]); int execv(const char *path, char *const argv[]); int execvp(const char *file, char *const argv[]); int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

解释

函数解释• 这些函数如果调⽤成功则加载新的程序从启动代码开始执⾏,不再返回。• 如果调⽤出错则返回 -1• 所以 exec 函数只有出错的返回值⽽没有成功的返回值,所有不用对返回值进行判断,有就一定出错了

5.3 命名理解

命名理解这些函数原型看起来很容易混,但只要掌握了规律就很好记。• l(list) : 表⽰参数采⽤列表• v(vector) : 参数⽤数组• p(path) : 有 p ⾃动搜索环境变量 PATH• e(env) : 表⽰⾃⼰维护环境变量

函数名	参数格式	是否带路径	是否使用当前环境变量	典型使用场景
execl	列表	不是	是	明确知道程序路径，参数较少的场景
execlp	列表	是	是	执行系统命令（如`ls`），依赖环境变量找程序
execele	列表	不是	不是，须自己组装环境变量	需要自定义环境变量的场景
execv	数组	不是	是	参数较多（需存数组），知道程序路径的场景
execvp	数组	是	是	执行系统命令且参数较多的场景
execve	数组	不是	不是，须自己组装环境变量	参数较多且需要自定义环境变量的场景

5.4 替换函数使用

也可以替换自己写的程序,前面已经验证了

5.4.1 execl

int execl(const char *path, const char *arg, ...);

第一个参数写路径,第二个到第n-1个参数上面是参数包,你就是写你正常写的命令符,最后一个

如果不用NULL结尾，execl会无限制地读取后续内存中的

#include<stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 #include<sys/types.h> 4 int main() 5 { 6 if(fork()==0) 7 { 8 printf("id:%d\n",getpid()); 9 printf("子进程开始\n"); 10 // execl("./test","test",NULL); 11 printf("子进程结束\n"); 12 } 13 execl("user/bin/ls","ls","-a","-l",NULL); 14 return 0; 15 } ~

5.4.2 execlp

#include<stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 #include<sys/types.h> 4 int main() 5 { 6 if(fork()==0) 7 { 8 printf("id:%d\n",getpid()); 9 printf("子进程开始\n"); 10 // execl("./test","test",NULL); 11 printf("子进程结束\n"); 12 } 13 execlp("ls","-a","-l",NULL); 14 return 0; 15 } ~

5.4.3 execv

#include<stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 #include<sys/types.h> 4 int main() 5 { 6 if(fork()==0) 7 { 8 printf("id:%d\n",getpid()); 9 printf("子进程开始\n"); 10 // execl("./test","test",NULL); 11 printf("子进程结束\n"); 12 } char *const args[] ={"ls","-a","-l","NULL"}; 13 execv("user/bin/ls",args); 14 return 0; 15 } ~

5.4.4 execvp

#include<stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 #include<sys/types.h> 4 int main() 5 { 6 if(fork()==0) 7 { 8 printf("id:%d\n",getpid()); 9 printf("子进程开始\n"); 10 // execl("./test","test",NULL); 11 printf("子进程结束\n"); 12 } char *const args[] ={"ls","-a","-l","NULL"}; 13 execv(args); 14 return 0; 15 } ~

5.4.5 execele

#include<stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 #include<sys/types.h> 4 int main() 5 { 6 if(fork()==0) 7 { 8 printf("id:%d\n",getpid()); 9 printf("子进程开始\n"); 10 // execl("./test","test",NULL); 11 printf("子进程结束\n"); 12 } char *const env[]={(char*const) "MYLE=55555" NULL; } 13 execl("user/bin/ls","ls","-a","-l",NULL,env); 14 return 0; 15 } ~

我们前面了解到OS会自带环境变量,但此外我们输出,只要我们定义的环境变量env

解决办法有两个,一不传,OS会自己调用自己的

二:使用putenv(新增环境变量)

#include<stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 #include<sys/types.h> 4 int main() 5 { 6 if(fork()==0) 7 { 8 printf("id:%d\n",getpid()); 9 printf("子进程开始\n"); 10 // execl("./test","test",NULL); 11 printf("子进程结束\n"); 12 } char *const env[]={(char*const) "MYLE=55555" NULL; } 13 execl("user/bin/ls","ls","-a","-l",NULL); execl("user/bin/ls","ls","-a","-l",putenv(env)); 14 return 0; 15 } ~

5.5 execve

仔细阅读man手册发现,execve是系统调用的,上面的替换函数其实是库函数,最后都会系统调用execve,这也是为什么有e时,不传环境变量,OS会使用自己默认环境变量的原因

Linux 18 进程控制

Ne0inhk

一.进程创建

1.1再识fork

1.2 写时拷贝

1.3 fork调用失败原因

二.进程终止

2.1 进程退出场景

2.2exit && _exit

三.进程等待