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tiankefeng0520 · 更新于 2017-12-12 06:00:53

系统调用:进程控制

fork 系统调用

函数作用:创建一个子进程
形式:pid_tfork(void);
pid_t vfork(void);
说明:使用 vfork 创子进程时,不会进程父进程的上下文
返回值:[返回值=-1]子进程创建失败
[返回值=0]子进程创建成功
[返回值>0]对父进程返回子进程 PID

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
int main() {
    pid_t id = fork();
    if (id < 0) {
        perror("子进程创建失败!");
    } else {
        if (id == 0) {
            printf("子进程工作:PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
        }else
        {
            printf("父进程工作:PID=%d,PPID=%d,子进程PID=%d\n", getpid(), getppid(),id);
            sleep(5)
        }
    }
}

控制台输出
父进程工作:PID=3173,PPID=2432,子进程 PID=3176
子进程工作:PID=3176,PPID=3173

exit 系统调用

函数作用:终止发出调用的进程
形式:voidexit(int status);
说明

  1. exit 返回信息可由 wait 系统函数获得
  2. 如果父进程先退出子进程的关系被转到 init 进程下
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    pid_t id = fork();
    if (id < 0) {
        perror("子进程创建失败!");
    } else {
        if (id == 0) {
            printf("子进程工作:PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
            sleep(20);
            printf("此时子进程:PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
        }else
        {
            printf("父进程工作:PID=%d,PPID=%d,子进程PID=%d\n", getpid(), getppid(),id);
            sleep(5);
            exit(3);
        }
    }
    return 0;
}

控制台输出
父进程工作:PID=3068,PPID=2432,子进程 PID=3071
子进程工作:PID=3071,PPID=3068
此时子进程:PID=3071,PPID=1

wait 系统调用

函数作用:父进程与子进程同步,父进程调用后。进入睡眠状态,直到子进程结束或者父进程在被其他进程终止,
形式:pid_twait(int status)
pid_t waitpid(pid_t pid ,int
status,int option)
参数:statusè exit 是设置的代码
pid è 进程号
option: WNOHANG|WUNTRACED

WNOHANG:,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.
WUNTRACED:子进程进入暂停则马上返回,但结束状态不予以理会.
返回值:如果成功等待子进程结束,则返回子进程 PID。后者为-1

用来检查子进程返回状态的宏
WIFEXITED 这个宏用来指出子进程是否为正常退出的,如果是,它会返回一个非零值.
WEXITSTATUS 当 WIFEXITED 返回非零值时,我们可以用这个宏来提取子进程的返回值

wait 函数使用

#include <sys/types.h>
#include <sys/uio.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    pid_t cid;
    cid = fork();
    if (cid < 0) {
        perror("子进程创建失败!");
    } else {
        if (cid == 0) {
            printf("子进程工作\n");
            printf("子进程PID=%d,PPID=%d\n", getpid(),getppid());
            //sleep(20); //1
        } else {
            //wait(NULL);//2
            //sleep(20);//3
            printf("父进程工作\n");
            printf("父进程PID=%d,PPID=%d\n", getpid(),getppid());
        }
    }
    return 0;
}

针对上述代码作以下分析:
1. 当子进程退出时,如果父进程没有 wait 进行回收资源,子进程就会一直变为僵尸进程(Z)直到父进程退出
作法:
打开3处注释后执行程序,查看进程状态,如下
[root@localhostDebug]# ps -C Process -o pid,ppid,stat,cmd
PID PPID STAT CMD
12233 11563S /root/workspace/Process/Debug/Process
12238 12233Z [Process]
=>可以看到子进程此时的状态时 Z(僵尸进程)

控制台输出如下
子进程工作
子进程 PID=12238,PPID=12233
(20S后…..)
父进程工作
父进程 PID=12233,PPID=11563

2. 使用 wait 进行进程同步,父进程直到子进程退出,wait 才会结束等待
作法:
打开1,2处注释后执行程序,查看进程状态,如下
[root@ Debug8$] ps -C Process -o pid,ppid,stat,cmd
PID PPID STAT CMD
3425 2432 S /root/workspace/Process/Debug/Process
3430 3425 S /root/workspace/Process/Debug/Process
=>父进程与子进程都处于 sleep 状态

控制台输出如下
子进程工作
子进程 PID=3430,PPID=3425
(20S后…..)
父进程工作
父进程 PID=3425,PPID=2432

3. 使用 wait 进行进程同步,子进程退出后,父进程结束 wait 等待,同时清空子进程信息,此时子进程不再是僵尸进程
作法:
打开2,3处注释后执行程序,查看进程状态,如下

[root@localhostDebug]# ps -C Process -o pid,ppid,stat,cmd
PID PPID STAT CMD
1250611563 S /root/workspace/Process/Debug/**Process**
=>可以看到此时只有父进程信息

控制台输出如下
子进程工作
子进程 PID=12511,PPID=12506
(20S后…..)
父进程工作
父进程 PID=12506,PPID=11563

WEXITSTATUS 与 WIFEXITED 宏的使用

#include <sys/types.h>
#include <sys/uio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    pid_t cid;
    int pr, status;
    cid = fork();
    if (cid < 0) {
        perror("子进程创建失败!");
    } else {
        if (cid == 0) {
            printf("子进程工作 PID=%d,父进程 PID=%d\n", getpid(),getppid());
            sleep(20);
            exit(3);
        } else {
            pr = wait(&status);
            if (WIFEXITED(status)) {
                printf("父进程工作 PID=%d\n", getpid());
                printf("WAIT 返回值=%d\n", pr);
                printf("子进程正常退出 PID=%d\n", getpid());
                printf("WIFEXITED(status)=%d\n", WIFEXITED(status));
                printf("WEXITSTATUS(status)=%d\n", WEXITSTATUS(status));
            } else {
                printf("子进程异常退出 PID=%d,信号=%d\n", getpid(), status);
                printf("WAIT 返回值=%d\n", pr);
            }
        }
    }
    return 0;
}

基于上面代码做出分析:

1. 子进程正常退出
控制台输出信息如下:
子进程工作 PID=12070,父进程 PID=12069
(20S后…..)
父进程工作 PID=12069
WAIT 返回值=12070
子进程正常退出 PID=12069
WIFEXITED(status)=1
WEXITSTATUS(status)=3

2. 子进程异常退出
作法:
运行程序,在子进程 SLEEP 期间,杀死子进程
[root@localhost Debug]# kill -9 11990

控制台台输出如下
子进程工作 PID=11990,父进程 PID=11985
(kill -9 PID 杀死子进程)
子进程异常退出 PID=11985,信号=9
可以看出子进程正常退出时,status 返回值是 exit 的退出值,子进程异常退出时 status 返回值信号值

waitpid 函数使用

waitpid 的参数说明

参数 pid 的值有以下几种类型:
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.

参数 options 的值有以下几种类型:
如果使用了 WNOHANG 参数,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.
如果使用了 WUNTRACED 参数,则子进程进入暂停则马上返回,但结束状态不予以理会.
如果我们不想使用它们,也可以把 options 设为0,如:ret=waitpid(-1,NULL,0);

WNOHANG 使用

#include <sys/types.h>
#include <sys/uio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    pid_t cid;
    int pr, status;
    cid = fork();
    if (cid < 0) {
        perror("子进程创建失败!");
    } else {
        if (cid == 0) {
            printf("子进程工作 PID=%d\n", getpid());
            sleep(5);
            exit(3);
        } else {
            do{
                pr = waitpid(0,&status, WNOHANG);
                if(pr==0)
                {
                 printf("没有子进程退出,继续执行..\n");
                 sleep(1);
                }
            }while(pr==0);
            printf("子进程正常退出 PID=%d\n", pr);
        }
    }
    return 0;
}

控制台输出:

没有子进程退出,继续执行..
子进程工作 PID=3632
没有子进程退出,继续执行..
没有子进程退出,继续执行..
没有子进程退出,继续执行..
没有子进程退出,继续执行..
子进程正常退出 PID=3632

针对某一进程进行等待

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    pid_t cid;
    int pr, status;
    cid = fork();
    if (cid < 0) {
        perror("子进程创建失败!");
    } else {
        if (cid == 0) {
            printf("子进程工作 PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
            sleep(20);
            exit(3);
        } else {
            pr = waitpid(cid, &status, 0);
            printf("父进程正常退出 PID=%d\n", pr);
        }
    }
    return 0;
}

控制台输出
子进程工作 PID=4257,PPID=4252
父进程正常退出 PID=4257

WUNTRACED 使用

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    pid_t cid;
    int pr, status;
    cid = fork();
    if (cid < 0) {
        perror("子进程创建失败!");
    } else {
        if (cid == 0) {
            printf("子进程工作 PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
            sleep(30);
            exit(3);
        } else {
            pr = waitpid(cid, &status, WUNTRACED);
            printf("父进程正常退出 PID=%d,status=%d\n", pr,status);
        }
    }
    return 0;
}

作法:在子进程 SLEEP 时,通过 SHELL 命令停止子进程
[root@ ~ 6$] kill -STOP PID

控制台输出
子进程工作 PID=4110,PPID=4108
(SLEEP 期间,停止子进程)
父进程正常退出 PID=4110,status=4991
在查看进程状态,发现此时父进程子进程都已经退出
[root@ Debug 13$] ps -C Process -opid,ppid,stat,cmd
PID PPID STAT CMD

exec 系统调用

函数作用:以新进程代替原有进程,但 PID 保持不变
形式:
int execl(const char path, const chararg, ...);
int execlp(const char file, const chararg, ...);
int execle(const char path, const chararg, ..., char const envp[]);
int execv(const char
path, char constargv[]);
int execvp(const char
file, char constargv[]);
int execve(const char
path, char constargv[], char const envp[]);

举例:

exec1.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
  printf("这是第一个进程 PID=%d\n",getpid());
  execv("e2",NULL);
  printf("asa");
  return 0;
}
exec2.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
  printf("这是第二个进程 PID=%d\n",getpid());
}

运行结果:
[root@ Process 9$] gcc -o e1 exec1.c
[root@ Process 10$] gcc -o e2 exec2.c
[root@ Process 11$] ./e1
这是第一个进程 PID=3051
这是第二个进程 PID=3051