8(进程控制)

本章需要熟练掌握如下几个函数fork，exec族，_exit，wait，waitpid

1 进程标识符

#include <unistd.h>pid_t getpid(void);        Returns: process ID of calling processpid_t getppid(void);        Returns: parent process ID of calling processuid_t getuid(void);        Returns: real user ID of calling processuid_t geteuid(void);        Returns: effective user ID of calling processgid_t getgid(void);        Returns: real group ID of calling processgid_t getegid(void);        Returns: effective group ID of calling process

2 fork函数

#include <unistd.h>pid_t fork(void);        Returns: 0 in child, process ID of child in parent, 1 on error

Fork函数执行一次但返回两次。父进程的返回值是子进程的进程ID，子进程的返回值是0（并不代表子进程的进程ID是0）
子进程和父进程并不共享存储空间，仅是父进程的副本。
父子进程调用顺序不确定

#include "apue.h"int     glob = 6;       /* external variable in initialized data */char    buf[] = "a write to stdout\n";Int main(void){    int       var;      /* automatic variable on the stack */    pid_t     pid;    var = 88;    if (write(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf)-1) != sizeof(buf)-1)        err_sys("write error");    printf("before fork\n");    /* we don't flush stdout */    if ((pid = fork()) < 0) {        err_sys("fork error");    } else if (pid == 0) {      /* child */        glob++;                 /* modify variables */        var++;    } else {        sleep(2);               /* parent */    }    printf("pid = %d, glob = %d, var = %d\n", getpid(), glob, var);    exit(0);}

3 vfork函数

#include "apue.h"int     glob = 6;       /* external variable in initialized data */Int main(void){    int     var;        /* automatic variable on the stack */    pid_t   pid;    var = 88;    printf("before vfork\n");   /* we don't flush stdio */    if ((pid = vfork()) < 0) {        err_sys("vfork error");    } else if (pid == 0) {      /* child */        glob++;                 /* modify parent's variables */        var++;        _exit(0);               /* child terminates */    }    /*     * Parent continues here.     */    printf("pid = %d, glob = %d, var = %d\n", getpid(), glob, var);    exit(0);}

和fork的两个区别：
1.子进程在调用exec之前在父进程空间中运行，共享内存
2.保证子进程先运行，内核使父进程休眠，所以不用sleep函数
exit和_exit就是用来正常终止一个进程的，主要区别是_exit会立刻进入内核，而exit先执行一些清除工作（包括执行各种终止处理程序，关闭所有标准I／O等，一旦关闭了IO，例如Printf等函数就不会输出任何东西了），然后才进入内核。这两个函数会对父子进程有一定的影响，当用vfork创建子进程时，子进程会先在父进程的地址空间运行（这跟fork不一样），如果子进程调用了exit就会把父进程的IO给关掉。

接下来我们可以做个小测试，将vfork改成fork，预估glob=6，var=88.因为子进程修改的是副本

4 wait和waitpid函数

#include <sys/wait.h> pid_t wait(int *statloc); pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options);成功返回进程ID，出错返回-1

当一个进程正常终止时，内核就向父进程发送SIGCHLD信号。因为子进程终止是个异步事件，所以发送的也是异步信号。
对于调用了Wait和waitpid的进程会发生如下情况：
（1）子进程还在运行，则阻塞
（2）如果子进程已终止，正在等待父进程获取其终止状态，则取得该进程的终止状态并立即返回
（3）如果没有子进程，则立即出错返回
两者区别：
1.子进程终止前，wait使其调用者阻塞，而waitpid有一个选项，可使调用者不阻塞
2.Waitpid有若干选项，可以控制它所等待的进程

#include "apue.h"#include <sys/wait.h>Int main(void){    pid_t   pid;    int     status;    if ((pid = fork()) < 0)        err_sys("fork error");    else if (pid == 0)              /* child */        exit(7);    if (wait(&status) != pid)       /* wait for child */子进程终止        err_sys("wait error");    pr_exit(status);                /* and print its status */    if ((pid = fork()) < 0)        err_sys("fork error");    else if (pid == 0)              /* child */        abort();                    /* generates SIGABRT */    if (wait(&status) != pid)       /* wait for child */        err_sys("wait error");    pr_exit(status);                /* and print its status */    if ((pid = fork()) < 0)        err_sys("fork error");    else if (pid == 0)              /* child */        status /= 0;                /* divide by 0 generates SIGFPE */    if (wait(&status) != pid)       /* wait for child */        err_sys("wait error");    pr_exit(status);                /* and print its status */    exit(0);}//修改代码。输出status的同时也让其输出pid。pr_exit(status)改成printf(“%d %d\n”, status, pid);

调用fork两次来避免僵死进程

#include "apue.h"#include <sys/wait.h>Int main(void){    pid_t   pid;    if ((pid = fork()) < 0) {        err_sys("fork error");    } else if (pid == 0) {     /* first child */        if ((pid = fork()) < 0)            err_sys("fork error");        else if (pid > 0)            exit(0);    /* parent from second fork == first child */        /*         * We're the second child; our parent becomes init as soon         * as our real parent calls exit() in the statement above.         * Here's where we'd continue executing, knowing that when         * we're done, init will reap our status.         */        sleep(2);//保证父进程先执行        printf("second child, parent pid = %d\n", getppid());        exit(0);    }    if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid)  /* wait for first child */        err_sys("waitpid error");    /*     * We're the parent (the original process); we continue executing,     * knowing that we're not the parent of the second child.     */    exit(0);}

第二个子进程调用sleep保证在打印父进程ID时第一个子进程已终止。如果没有sleep，它可能比父进程先执行，那么返回的ID将会是父进程ID。，而不是init进程（值为1）。
运行程序得到

$ ./a.out$ second child, parent pid = 1

5 exec函数

当进程调用exec函数时，该进程的程序完全替换为新程序，而新程序从main函数开始执行。调用exec并不创建新进程，所以前后的进程ID并未改变。
Fork创建新进程，exec执行新程序，exit和两个wait函数处理终止和等待终止

#include <unistd.h>int execl(const char *pathname, const char *arg0, ... /* (char *)0 */ );int execv(const char *pathname, char *const argv []);int execle(const char *pathname, const char *arg0, .../* (char *)0,  char *const envp[] */ );int execve(const char *pathname, char *const argv[], char *const envp []);int execlp(const char *filename, const char *arg0, ... /* (char *)0 */ );int execvp(const char *filename, char *const argv []);

#include "apue.h"#include <sys/wait.h>char    *env_init[] = { "USER=unknown", "PATH=/tmp", NULL };int main(void){    pid_t   pid;    if ((pid = fork()) < 0) {        err_sys("fork error");    } else if (pid == 0) {  /* specify pathname, specify environment */        if (execle("/home/sar/bin/echoall", "echoall", "myarg1", "MY ARG2", (char *)0, env_init) < 0)            err_sys("execle error");    }    if (waitpid(pid, NULL, 0) < 0)        err_sys("wait error");    if ((pid = fork()) < 0) {        err_sys("fork error");    } else if (pid == 0) {  /* specify filename, inherit environment */        if (execlp("echoall", "echoall", "only 1 arg", (char *)0) < 0)            err_sys("execlp error");    }    exit(0);}

在该程序中先调用execle，它要求一个路径名和一个特定的环境。下一个调用的是execlp，它用一个文件名将环境传送给新程序。