07-多进程程序设计

forkwait exitexeclvforkwaitpidreturnsystem

一、创建进程—fork 和 vfork

• 
  fork：创建进程；vfork：创建进程；函数功能：创建一个子进程；创建一个子进程；函数原型：pid_t fork(void);pid_t vfork(void); 函数头文件：《unistd.h》《unistd.h》函数返回值：

  成功：在父进程中返回子进程PID；

             在子进程中返回的是0；

  失败：返回-1；

  成功：在父进程中返回子进程PID；

             在子进程中返回的是0；

  失败：返回-1；

  函数参数：无参；无参；不同：父进程调用完fork成功以后创建一个子进程，而且这个子进程会拷贝一份父进程的数据空间，堆和栈空间。并且父子进程的内存空间是1、完全独立的，并不共享。2、父进程和子进程谁先执行是不确定的。父进程调用完vfork后同样创建一个子进程，但是不同之处在于，1、子进程会先运行，在遇到exec或exit之后父进程才能运行（也就是说子进程结束以后父进程才能运行），子进程没有拷贝一份父进程的地址空间，而是2、在父进程的地址空间中运行。

例子：main(){pid_t pid ;int count = 0 ;pid = fork() ; //pid = vfork() ，替换这里，试试这个代码的区别count++ ;printf("%d",count) ;}

二、 结束进程—exit

• exit：结束进程；return：结束进程；函数功能：结束一个进程；结束一个进程；函数原型：void exit( int status ) ;空函数头文件：《unistd.h》空函数返回值：无返回值；无返回值；函数参数：0：表示正常退出；0：表示正常退出；不同：与return的区别：
  1、在main函数中实行return。（return之后把控制权交给调用函数）；
  3、调用exit()或者_exit();（exit（）之后把控制权交给系统）；
  3、return 只能在父进程中使用；
  4、等待进程—wait和waitpid

三、等待进程wait和waitpid

wait：等待进程；waitpid：等待进程；函数功能：挂起调用它的进程，直到其子进程结束；空；函数原型：int wait( int *status ) ;pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options)；函数头文件：《sys/types.h》《sys/wait.h》《sys/types.h》《sys/wait.h》函数返回值：成功：返回终止的那个子进程的id；

失败：返回-1；

waitpid的返回值比wait稍微复杂一些，一共有3种情况： 　

● 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；当pid所指示的子进程不存在，或此进程存在，但不是调用进程的子进程，waitpid就会出错返回，这时errno被设置为ECHILD.。

函数参数：用来保存被收集进程退出时的一些状态，它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何死掉的毫不在意，只想把这个僵尸进程消灭掉，（事实上绝大多数情况下，我们都会这样想），我们就可以设定这个参数为NULL，就象下面这样：pid = wait(NULL);pid:从参数的名字pid和类型pid_t中就可以看出，这里需要的是一个进程ID。但当pid取不同的值时，在这里有不同的意义。pid>0时，只等待进程ID等于pid的子进程，不管其它已经有多少子进程运行结束退出了，只要指定的子进程还没有结束,waitpid就会一直等下去。pid=-1时，等待任何一个子进程退出，没有任何限制，此时waitpid和wait的作用一模一样。pid=0时，等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid不会对它做任何理睬。pid《-1时，等待一个指定进程组中的任何子进程，这个进程组的ID等于pid的绝对值。options: options提供了一些额外的选项来控制waitpid，目前在Linux中只支持WNOHANG和WUNTRACED两个选项，这是两个常数，可以用”|”运算符把它们连接起来使用；比如：ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG | WUNTRACED); 如果我们不想使用它们，也可以把options设为0，如： ret=waitpid(-1,NULL,0)；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。而WUNTRACED参数，由于涉及到一些跟踪调试方面的知识，加之极少用到，这里就不多费笔墨了，有兴趣的读者可以自行查阅相关材料。看到这里，聪明的读者可能已经看出端倪了–wait不就是经过包装的waitpid吗？ 　说明：进程一旦调用了wait，就立即阻塞自己，由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出，如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程，wait就会收集这个子进程的信息，并把它彻底销毁后返回；如果没有找到这样一个子进程，wait就会一直阻塞在这里，直到有一个出现为止。从本质上讲，系统调用waitpid和wait的作用是完全相同的，但waitpid多出了两个可由用户控制的参数pid和options，从而为我们编程提供了另一种更灵活的方式。

两个函数都返回两个值：函数的返回值和终止的子进程ID，而子进程终止的状态则是通过status指针返回的。
wait＆waitpid 的区别是显而易见的，wait等待第一个终止的子进程，而waitpid则可以指定等待特定的子进程。
这的区别可能会在下面这种情况时表现得更加明显：
当同时有5个客户连上服务器，也就是说有五个子进程分别对应了5个客户，此时，五个客户几乎在同时请求终止，这样一来，几乎同时，五个FIN发向服务器，同样的，五个SIGCHLD信号到达服务器，然而，UNIX的信号往往是不会排队的，显然这样一来，信号处理函数将只会执行一次，残留剩余四个子进程作为僵尸进程驻留在内核空间。此时，正确的解决办法是利用waitpid(-1, &stat, WNOHANG)防止留下僵尸进程。
其中的pid为－1表明等待任一个子进程，而WNOHANG选择项通知内核在没有已终止进程项时不要阻塞。

wait＆waitpid 区别 :

waitpid提供了wait函数不能实现的3个功能:
1.waitpid等待特定的子进程, 而wait则返回任一终止状态的子进程;
2.waitpid提供了一个wait的非阻塞版本;
3.waitpid支持作业控制(以WUNTRACED选项). 用于检查wait和waitpid两个函数返回终止状态的宏: 这两个函数返回的子进程状态都保存在status指针中, 用以下3个宏可以检查该状态:
WIFEXITED(status): 若为正常终止, 则为真. 此时可执行 WEXITSTATUS(status): 取子进程传送给exit或_exit参数的低8位.
WIFSIGNALED(status): 若为异常终止, 则为真.此时可执行 WTERMSIG(status): 取使子进程终止的信号编号.
WIFSTOPPED(status): 若为当前暂停子进程, 则为真. 此时可执行 WSTOPSIG(status): 取使子进程暂停的信号编号
注：(网上看到的感觉方法很好，推荐)
如果用在父进程用wait()和waitpid()会使父进程挂起，解决的办法：
(1).可以用signal函数为SIGCHLD安装handler。在子进程结束后，父进程会收到该信号，可以在handler中调用wait回收。
(2).如果父进程不关心子进程什么时候结束，那么可以用signal(SIGCLD, SIG_IGN)或signal（SIGCHLD, SIG_IGN）通知内核，自己对子进程的结束不感兴趣，那么子进程结束后，内核会回收，并不再给父进程发送信号。
(3).fork两次，父进程fork一个子进程，然后继续工作，子进程fork一个孙进程后退出，那么孙进程被init接管，孙进程结束后，init会回收。不过子进程的回收还要自己做

四、程序执行—exec族

execl：执行命令；函数功能：运行可执行命令；函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, …)；函数头文件：《unistd.h》函数返回值：成功：则不返回值；

失败:返回-1， 失败原因存于errno中；

函数参数：

函数说明：execl()用来执行参数path字符串所代表的文件路径， 接下来的参数代表执行该文件时传递的argv[0],argv[1]…..最后一个参数必须用空指针NULL作结束。

例子：int main( int argc , char **argv ) {    pid_t pid = fork() ;    if( pid == 0 ) {        printf("pid is son --: %d",pid ) ;        execl("/bin/ls","ls","/home/nan/",NULL) ;//之后的代码不会再继续执行下去。        printf("end\n") ;//这里不会执行到        exit(0) ;    }    else if( 0<pid ) {         wait(NULL) ;//等待子程序运行结束        printf( "pid is %d \n" , pid ) ;        exit(0) ;    }    return 0 ;}