Linux子进程创建

最近在学操作系统，新学到了一些知识，记在下面。
以下是相关源代码：

#include"sys/types.h"#include"sys/file.h"#include"unistd.h"#include"string.h"#include"stdlib.h"#include"stdio.h"#include"wait.h"char r_buf[4]; //read bufferchar w_buf[4]; //write bufferint pipe_fd[2];pid_t pid1,pid2,pid3,pid4;int producer(int id);int consumer(int id);int main(int argc,int**argv){    if(pipe(pipe_fd)<0){        printf("pipe create error\n");        exit(-1);    }    else{        printf("pipe is created successfully\n");        if((pid1=fork())==0){           producer(1);           printf("child pid%d\n",getpid());        }        else if(pid1>0){           printf("parent pid%d,children pid%d\n",getpid(),pid1);        }        printf("after fork() 1\n");        if((pid2=fork())==0){           producer(2);           printf("child pid%d\n",getpid());        }        else if(pid2>0){           printf("parent pid%d,children pid%d\n",getpid(),pid2);        }        printf("after fork() 2\n");        if((pid3=fork())==0){           consumer(1);           printf("child pid%d\n",getpid());        }        else if(pid3>0){           printf("parent pid%d,children pid%d\n",getpid(),pid3);        }        printf("after fork() 3\n");        if((pid4=fork())==0){           consumer(2);           printf("child pid%d\n",getpid());        }        else if(pid4>0){           printf("parent pid%d,children pid%d\n",getpid(),pid4);        }        printf("after fork() 4\n");    }    close(pipe_fd[0]);  // 关闭管道，    close(pipe_fd[1]);  // 否则读者或写者永久等待    int i,pid,status;    // 等待子进程退出    for(i=0;i<4;i++){        pid = wait(&status);        printf("pid%d status %d\n",pid,WEXITSTATUS(status));    }    exit(0);            }int producer(int id){    printf("producer%d is running!\n",id);    close(pipe_fd[0]);  // 半双工写，关闭读    int i;    for(i = 0;i<10;i++){        sleep(1);  //　other producer        if(id==1)            strcpy(w_buf,"aaa\0");        else            strcpy(w_buf,"bbb\0");        if(write(pipe_fd[1],w_buf,4)==-1)            printf("write to pipe error\n");    }    close(pipe_fd[1]);    printf("producer%d is over\n",id);    exit(id);}int consumer(int id){    close(pipe_fd[1]);  // 半双工读，关闭写    printf("consumer%d is running\n",id);    if(id==1)        strcpy(w_buf,"ccc\0");    else        strcpy(w_buf,"ddd\0");    while(1){        sleep(1);  // other consumer        strcpy(r_buf,"eee\0");        if(read(pipe_fd[0],r_buf,4)==0)            break;        printf("consumer%d get %s,while the w_buf is %s\n",id,r_buf,w_buf);    }    close(pipe_fd[0]);    printf("consumer%d is over!\n",id);    exit(id);}

在以上的程序中，主要是为了测试子进程的创建和进程间的通信，接下来对各个相关点进行分析：
１．fork
pid = fork().
fork() 在头文件unistd.h中。如果创建成功，创建一个新进程并返回新进程的进程ID(给父进程（大于０））和０（给新进程）；如果不成功，返回－１给父进程。参数无，返回类型为pid_t。

父进程

if((pid1=fork())==0){           producer(1);           printf("child pid%d\n",getpid());        }        else if(pid1>0){           printf("parent pid%d,children pid%d\n",getpid(),pid1);        }        printf("after fork() 1\n");if((pid2=fork())==0){           producer(2);           printf("child pid%d\n",getpid());        }

由于子进程是父进程的一个副本，它们的程序计数器具有相同的值，所以在调用fork()之后两个进程都进入if判断,根据判断的结果执行相应的代码。如果pid1的值为０，那么正在执行的进程一定是子进程，该进程调用producer函数；如果pid的值大于０，那么正在执行的进程一定是父进程，该父进程执行printf语句。值得注意的是，在执行结果中，以上片段的最后一条printf语句只被执行了一次，原因在于子进程在producer函数中执行了exit函数，这导致子进程直接退出而不是返回原来的调用点，如果把exit换成return,那么子进程将执行在 “producer(1);” 语句后的代码。正是这个原因，使得第２个fork()没被子进程执行，否则产生的将不止４个进程，而是16个进程（总共有４个fork()调用）。

２．wait
pid = wait(&status_ptr).
wait()函数在头文件wait.h中。返回下一个子进程的进程ID并退出，退出状态写入由status_ptr指向的内存地址。参数int* status_ptr，返回类型pid_t。

int i,pid,status;    // 等待子进程退出    for(i=0;i<4;i++){        pid = wait(&status);        printf("pid%d status %d\n",pid,WEXITSTATUS(status));    }

wait函数返回退出的子进程的ID或０（如果不存在任何子进程），在以上程序片段中，它被保存在pid中。wait 函数在参数status（int 类型）中存储了进程的退出状态，包括退出代码；使用宏调用WEIXTSTATUS(status)可以从变量status中提取退出代码。如果调用进程中不存在任何子进程，退出代码显示出现错误。

３．pipe
pipe(filedes).
pipe函数在头文件unistd.h中。如果成功，创建新管道并返回0，读和写文件描述符写入数组参数中;如果失败返回-1。参数int filedes[2],返回类型int。

int pipe_fd[2];. . .f(pipe(pipe_fd)<0){        printf("pipe create error\n");        exit(-1);    }    else{        printf("pipe is created successfully\n");        . . .    　　　}

已知的进程通信所用的最老的形式为管道（pipe)，它由两个文件描述符构成，一个为读打开，另一个为写打开。共有两种类型的管道：半双工和全双工，半双工管道只能向一个方向发送信息（－>），而全双工管道可以向两个方向发送消息（<－>）。在以上程序片段中，如果管道创建成功，将返回两个文件描述符到数组pip_fd中（pip_fd[0]为读描述符）。因为并非所有的操作系统都支持全双工管道，为保证信息只能向一个方向发送，即将从管道读数据的进程应该关闭写文件描述符，而即将向管道写数据的进程应该关闭读文件描述符。使用文件函数close可以关闭管道文件描述符，使用文件write函数可以向管道写文件描述符中写入信息，使用文件read函数可以从管道读文件描述符中读信息。
如果进程必须能够向两个方向发送信息，全双工管道可以用两个半双工管道模拟，其中的一个半双工管道用作读，另一个用作写。

以上便是此次总结，有些地方也许认识得还不够全面，欢迎各位指教。