linux应用编程笔记（8）多进程程序设计

摘要： 总结了进程控制理论，getpid的用法，多进程程序设计中创建进程，等待进程，退出进程，fork和vfork的区别，exec函数族的用法，每个总结给出一个实例加深理解。

一、进程控制理论

    关于进程的互斥，同步，竞争，死锁，调度策略，优先级等，之前有一篇帖子已经介绍了，链接地址如下：

    http://blog.csdn.net/deep_l_zh/article/details/48346287

    这里介绍一个函数，就是getpid：

    函数原型：pid_t getpid(void)

    函数作用：返回调用该函数的进程的id

    头文件：include <sys/types.h> include <unistd.h>

    参数：无

    返回值：调用该函数的进程的id

例子:example1.c#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h> pid_t pid1,pid2; void fun(void){    pid2=getpid();    printf("process2 id is:%d\n",pid2);  } int main(void){    pid1=getpid();    printf("process1 id is:%d\n",pid1);      fun();    return0;}    得到的结果如下：    #process1 id is:29045    #process2 id is:29045

    可以看到我们得到了进程的pid号，虽然是在不同的函数里面调用的，为什么打印的pid号是一样的，这是因为他们属于同一个进程！

二、多进程程序设计

1.创建进程fork

    函数原型：pid_t fork(void)

    函数作用：创建一个子进程

    头文件：include <unistd.h>

参数：无

    返回值：成功：父进程中返回子进程的pid

                  子进程中返回0

                  失败：父进程中返回-1.子进程不会被创建

<span style="font-size:18px;">例程：myfork.c#include <stdio.h>#include <unistd.h> int main(void){    pid_tpid;    pid=fork();    if(pid>0)       {           printf("thisis father process!%d\n",pid);           }    else       {           printf("thisis child process!%d\n",pid);           exit(0);           }              return0; }    输出结果如下：    #thisis father process!30339    #thisis child process!0</span>

    可以看到打印出来了父进程和子进程的pid号，这里fork之后，子进程从该处开始和父进程共用代码段，也就是为什么fork之后，紧接着一个printf会打印两条相同的语句，一个是父进程执行的，一个是子进程执行的。这里我们通过判断pid的大小来判断是父进程还是子进程，虽然是if…else，但是两个分支里面的语句都被执行了，这说明子进程在运行。

2.创建进程vfork

    函数原型：pid_t vfork

    函数作用：创建一个子进程并且阻塞父进程

    头文件：include <sys/types.h> include <unistd.h>

    参数：无

    返回值：成功：父进程中返回子进程的pid

                  子进程中返回0

                  失败：父进程中返回-1.子进程不会被创建

例程：myvfork.c#include <stdio.h>#include <unistd.h> int main(void){    pid_t pid;    pid=vfork();    if(pid>0)       {           printf("this is father process!%d\n",pid);           }    else       {           printf("this is child process!%d\n",pid);           sleep(2);           exit(0);           }              return0; }    运行结果如下：    #this is child process!0    #this is father process!3717

    但是这里有一个过程需要注意，红色字体是标出来需要注意的，虽然程序和上一个很类似，我们在子进程当中让程序睡眠了2S钟，所以在运行的时候，子进程先打印，然后睡眠2S，这时候父进程才打印出了相关信息，这是vfork和fork一个不同之处：子进程先执行，在子进程执行结束之前，父进程是阻塞的，子进程退出了，父进程在继续执行！

三、for和vfork的不同之处

    1. fork:子进程拥有独立的数据段，堆栈。

        vfork:子进程与父进程共享数据段，堆栈。

    2. fork:父、子进程的执行次序不确定。

        vfork:子进程先运行，父进程后运行。

<span style="font-size:18px;">例程：dif.c#include <stdio.h>#include <unistd.h> int main(void){    intcount=0;    pid_tpid;    pid=fork();//vfork()       count++;    printf("%d\n",count);       exit(0);              return0; }</span>

    当红色字体部分为fork时候，输出两个1，当为vfork的时候，输出了1和2，这就是因为当我们fork的时候，子进程复制了父进程的数据段和堆栈，因此他们是各自在count=0的基础上+1，而vfork创建的子进程和父进程共同数据段和堆栈，所以count被加了两次输出1和2。

三、进程退出

    1.一般正常情况下退出：exit(0)，异常情况退出exit(1).

    2.父进程可以使用return 0和exit(0)来退出，子进程只能使用exit(0)，不能使用return 0来退出。

四、进程等待

    函数原型：pid_t wait(int *status)

    函数功能：挂起调用它的进程，直到其子进程运行结束

    头文件：include <sys/type.s> include <unistd.h>

    返回值：成功：返回被终止的子进程的id

           失败：返回-1

    参数说明：status记录子进程退出时的状态，可以设置为NULL。

例子：mywait.c#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/wait.h> int main(void){    pid_t pid;    pid=fork();    if(pid>0)       {           wait(NULL);           printf("this is father process!%d\n",pid);           }    else       {           printf("this is child process!%d\n",pid);           exit(0);           }              return0; }    程序运行结果如下：    #this is child process!0    #this is father process!9802

    可以看到父进程等待子进程退出之后才继续执行。

五、exec函数族

    之前的fork，它在创建子进程之后，子进程和父进程共用数据段和堆栈，得到的是一个父进程的拷贝，那么我们fork有什么意义呢？这时候可以配合exec函数族，在fork后的子进程中使用exec函数族，可以装入和运行其它程序，这样子进程替换原有进程，和父进程做不同的事。

    1.exec在替换了原有的进程之后，还是会使用调用它的子进程的pid。

    该函数族如下：

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

    (2)intexecle(const char *path, const char *arg, ...... , char * const envp[]);

    (3)intexecv(const char *path, char *const argv[]);

    (4)intexecve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[]);

    (5)intexecvp(const char *file, char * const argv[]);

    (6)intexeclp(const char *file, const char *arg, ......);

    exec函数族装入并运行程序path/file，并将参数arg0(arg1, arg2,argv[], envp[])传递给子程序，出错返回-1.

在exec函数族中，后缀l、v、p、e指定函数将具有某种操作能力：

后缀

操作能力

l

希望接收以逗号分隔的参数列表，列表以NULL指针作为结束标志

v

希望接收到一个以NULL结尾的字符串数组的指针

p

是一个以NULL结尾的字符串数组指针，函数可以DOS的PATH变量查找子程序文件

e

函数传递指定参数envp，允许改变子进程的环境，无后缀e时，子进程使用当前程序的环境

    2. 换句话说，exec函数族的作用是根据指定的文件名找到可执行文件，并用它来取代调用进程的内容，换句话说，就是在调用进程内部执行一个可执行文件。这里的可执行文件既可以是二进制文件，也可以是任何Linux下可执行的脚本文件。

    3.与一般情况不同，exec函数族的函数执行成功后不会返回，因为调用进程的实体，包括代码段，数据段和堆栈等都已经被新的内容取代，只留下进程ID等一些表面上的信息仍保持原样，只有调用失败了，它们才会返回一个-1，从原程序的调用点接着往下执行。

    4.在平时的编程中，如果用到了exec函数族，一定记得要加错误判断语句。先判断execl的返回值，如果出错，可以用perror( )函数打印出错误信息。

例程：myexec.c#include <stdio.h>#include <unistd.h> int main(void){    pid_t pid;    pid=fork();    if(pid>0)       {           printf("thisis father process!%d\n",pid);           }    else       {           if(execl("/bin/ls","ls","-a",NULL)==-1)              {                  perror("execlerror!");                  exit(1);                }           printf("thisis child process!%d\n",pid);           exit(0);           }              return0; }

    运行结果如下：

    其余的就不一一做实验了，这篇帖子就总结到这里吧，如有不正确的地方还请指出，大家共同进步！