進程管理函數(shù)

進程進程進程控制的相關函數(shù)進程的創(chuàng)建派生進程：fork()，vfork()；創(chuàng)建執(zhí)行其他程序的進程：exec()；（選學）Linux系統(tǒng)特有的調用：__clone();（選學）進程的等待wait()，waitpid();進程的終止exit()，atexit()，on_exit()，abort()，_exit()；其他函數(shù)system()（選學）

，getpid()。進程的創(chuàng)建fork()函數(shù)#include<sys/types.h>#include<unistd.h>pid_tfork(void);fork在英文中是“分叉”的意思。一個進程在運行中，如果使用了fork

，就產生了另一個進程，于是進程就“分叉”了。當前進程為父進程，通過fork()會產生一個子進程。對于父進程，返回子程序的進程號，而對于子程序則返回0，這就是fork函數(shù)的特點“調用一次，返回兩次”，出錯則返回-1。fork函數(shù)是Unix系統(tǒng)最杰出的成就之一。進程的創(chuàng)建fork函數(shù)實例以及說明：因父進程和子進程的運行無關，父進程或子進程返回的順序隨機的，因此運行結果不唯一。vfork()函數(shù)以及實例vfork創(chuàng)建新進程的主要目的在于用exec函數(shù)執(zhí)行另外的程序，實際上，在沒調用exec或exit之前子進程的運行中是與父進程共享數(shù)據(jù)段的。在vfork調用中，子進程先運行，父進程掛起，直到子進程調用exec或exit，在這以后，父子進程的執(zhí)行順序不再有限制。進程的創(chuàng)建fork函數(shù)實例以及說明：因父進程和子進程的運行無關，父進程或子進程返回的順序隨機的，因此運行結果不唯一。vfork()函數(shù)以及實例vfork創(chuàng)建新進程的主要目的在于用exec函數(shù)執(zhí)行另外的程序，實際上，在沒調用exec或exit之前子進程的運行中是與父進程共享數(shù)據(jù)段的。在vfork調用中，子進程先運行，父進程掛起，直到子進程調用exec或exit，在這以后，父子進程的執(zhí)行順序不再有限制。進程的創(chuàng)建fork運行結果vfork運行結果進程的創(chuàng)建fork運行結果vfork運行結果進程的創(chuàng)建（選學）exec()函數(shù)族用fork創(chuàng)建子進程后執(zhí)行的是和父進程相同的程序(但有可能執(zhí)行不同的代碼分支)，子進程往往要調用一種exec函數(shù)以執(zhí)行另一個程序。當進程調用一種exec函數(shù)時，該進程的用戶空間代碼和數(shù)據(jù)完全被新程序替換，從新程序的啟動例程開始執(zhí)行。調用exec并不創(chuàng)建新進程，所以調用exec前后該進程的id并未改變。進程的創(chuàng)建（選學）其實有六種以exec開頭的函數(shù)，統(tǒng)稱exec函數(shù)：#include<unistd.h>intexecl(constchar*path,constchar*arg,...);intexeclp(constchar*file,constchar*arg,...);intexecle(constchar*path,constchar*arg,...,char*constenvp[]);intexecv(constchar*path,char*constargv[]);intexecvp(constchar*file,char*constargv[]);intexecve(constchar*path,char*constargv[],char*constenvp[]);進程的創(chuàng)建（選學）這些函數(shù)如果調用成功則加載新的程序從啟動代碼開始執(zhí)行，不再返回，如果調用出錯則返回-1，所以exec函數(shù)只有出錯的返回值而沒有成功的返回值。在exec函數(shù)族中，后綴l、v、p、e添加到exec后，所指定的函數(shù)將具有某種操作能力有后綴：p(path)時，函數(shù)可以利用DOS的PATH變量查找子程序文件。假如你希望執(zhí)行命令/bin/cat/etc/passwd/etc/group（通過cat命令查看/etc/passwd和/etc/group的內容）進程的創(chuàng)建（選學）l(list)時，希望接收以逗號分隔的參數(shù)列表，列表以NULL指針作為結束標志。execl("/bin/cat","/etc/passed","/etc/group",NULL);v(vector)時，希望接收到一個以NULL結尾的字符串數(shù)組的指針。char*argv[]={"/bin/cat","/etc/passed","/etc/group",NULL}execv("/bin/cat",argv);e(environment)時，函數(shù)傳遞參數(shù)envp，允許改變子進程的環(huán)境，無后綴e時，子進程使用當前程序的環(huán)境。envp也是一個以NULL結尾的字符串數(shù)組指針。進程的創(chuàng)建（選學）execl和execlp完全相同，execv和execvp完全相同。execl()和execv()要求提供可執(zhí)行文件的絕對或相對路徑名，而execlp()和execvp()使用$PATH環(huán)境變量查找path。進程的創(chuàng)建（選學）一個完整的例子#include<unistd.h>#include<stdlib.h>intmain(void){ execlp("ps","ps","-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm",NULL); perror("execps");exit(1);}[root@localhostch06]#./execlpPIDPPIDPGRPSESSTPGIDCOMMAND91259122 9125 91259937 bash99379125 9937 91259937 ps進程的創(chuàng)建（選學）由于exec函數(shù)只有錯誤返回值，只要返回了一定是出錯了，所以不需要判斷它的返回值，直接在后面調用perror即可。注意在調用execlp時傳了兩個"ps"參數(shù)，第一個"ps"是程序名，execlp函數(shù)要在PATH環(huán)境變量中找到這個程序并執(zhí)行它，而第二個"ps"是第一個命令行參數(shù)，execlp函數(shù)并不關心它的值，只是簡單地把它傳給ps程序，ps程序可以通過main函數(shù)的argv[0]取到這個參數(shù)。調用exec后，原來打開的文件描述符仍然是打開的。利用這一點可以實現(xiàn)I/O重定向。實例execve.c進程的創(chuàng)建（選學）Linux特有的調用——cloneclone是Linux2.0以后才具備的新功能，它較fork更強(可認為fork是clone要實現(xiàn)的一部分)，可以使得創(chuàng)建的子進程共享父進程的資源，并且要使用此函數(shù)必須在編譯內核時設置clone_actually_works_ok選項。clone函數(shù)的原型為：＃inlude<sched.h>intclone(int(*fn)(void*),void*child_stack,intflags,void*arg);此函數(shù)返回創(chuàng)建進程的PID，函數(shù)中的flags標志用于設置創(chuàng)建子進程時的相關選項，具體含義如下表：進程的創(chuàng)建（選學）標志含義CLONE_PARENT創(chuàng)建的子進程的父進程是調用者的父進程，新進程與創(chuàng)建它的進程成了“兄弟”而不是“父子”CLONE_FS子進程與父進程共享相同的文件系統(tǒng)，包括root、當前目錄、umaskCLONE_FILES子進程與父進程共享相同的文件描述符（filedescriptor）表CLONE_NEWNS在新的namespace啟動子進程，namespace描述了進程的文件hierarchyCLONE_SIGHAND子進程與父進程共享相同的信號處理（signalhandler）表CLONE_PTRACE若父進程被trace，子進程也被traceCLONE_VFORK父進程被掛起，直至子進程釋放虛擬內存資源CLONE_VM子進程與父進程運行于相同的內存空間CLONE_PID子進程在創(chuàng)建時PID與父進程一致CLONE_THREADLinux2.4中增加以支持POSIX線程標準，子進程與父進程共享相同的線程群進程等待在多進程處理時，用戶可能需要用到有關進程等待的操作。這種等待可以是進程組成員間的等待，也可以是父進程對子進程的等待。例如，當一個進程結束時，Linux系統(tǒng)將產生一個SIGCHLD信號通知其父進程。在父進程未查詢子進程結束的原因時，該子進程雖然停止了，但并未完全結束。此時該子進程被稱為僵尸進程(zombieprocess)這時的處理方法之一就是使用進程等待的系統(tǒng)調用wait

和waitpid。進程等待wait()函數(shù)#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>pid_twait(int*status);進程一旦調用了wait，就立即阻塞自己，由wait()函數(shù)分析是否當前的某個子進程已經退出，如果讓它找到了這樣一個已經變成僵尸的子進程，wait就會收集這個子進程的信息，并把它徹底銷毀后返回；如果沒有找到這樣一個子進程，wait就會一直阻塞在這里，直到有一個出現(xiàn)為止?？烧J為wait()系統(tǒng)調用的作用就是負責回收僵尸進程。進程等待因為在下列兩個事件都已經發(fā)生的情況下進程才會完全終止：(1)進程自己已經退出(或已經被一個信號殺死)(2)它的父進程已經執(zhí)行了WAIT系統(tǒng)調用以觀察發(fā)生了什么。如果已經退出或被殺死而它的父進程還沒有為它執(zhí)行WAIT的進程將進入某種掛起狀態(tài)，有時被稱為僵死狀態(tài)(ZombieState)，這種進程不再參與調度，它的報警時鐘被關閉，但它仍將留在進程表中，它的內存被釋放。僵死是一種臨時狀態(tài)，很少會持續(xù)較長的時間，當父進程最后執(zhí)行WAIT時，將釋放進程表項，并通知文件系統(tǒng)和內核。進程等待對于參數(shù)status是一個指向int型的變量，用來保存子進程退出時的狀態(tài)（例如子進程中有exit(2009)或return(2009)，那么這個變量里的某些二進制位存放的就是2009，也就是子進程的返回值），但如果我們對這個子進程是如何死掉的毫不在意，只想把這個僵尸進程消滅掉，（事實上絕大多數(shù)情況下，我們都會這樣想），我們就可以設定這個參數(shù)為NULL，就象下面這樣：pid=wait(NULL);如果成功，wait會返回被收集的子進程的進程ID，如果調用進程沒有子進程，調用就會失敗，此時wait返回-1，同時errno被置為ECHILD。進程等待Wati()函數(shù)實例：wait1.c編譯并運行: $gccwait1.c-owait1 $./wait1 Thisischildprocesswithpidof1508 Icatchedachildprocesswithpidof1508可以明顯注意到，在第2行結果打印出來前有10秒鐘的等待時間，這就是我們設定的讓子進程睡眠的時間，只有子進程從睡眠中蘇醒過來，它才能正常退出，也就才能被父進程捕捉到。其實這里我們不管設定子進程睡眠的時間有多長，父進程都會一直等待下去。進程等待如果參數(shù)status的值不是NULL，wait就會把子進程退出時的狀態(tài)取出并存入其中，這是一個整數(shù)值，指出了子進程是正常退出還是被非正常結束的（一個進程也可以被其他進程用信號結束），以及正常結束時的返回值，或被哪一個信號結束的等信息。由于這些信息被存放在一個整數(shù)的不同二進制位中，所以用常規(guī)的方法讀取會非常麻煩，人們就設計了一套專門的宏（macro）來完成這項工作，下面我們來學習一下其中最常用的兩個：進程等待1、WIFEXITED(status)這個宏用來指出子進程是否為正常退出的，如果是，它會返回一個非零值。請注意，雖然名字一樣，這里的參數(shù)status并不同于wait唯一的參數(shù)--指向整數(shù)的指針status，而是那個指針所指向的整數(shù)，切記不要搞混了。2、WEXITSTATUS(status)當WIFEXITED返回非零值時，我們可以用這個宏來提取子進程的返回值，如果子進程調用exit(5)退出，WEXITSTATUS(status)就會返回5；如果子進程調用exit(7)，WEXITSTATUS(status)就會返回7。請注意，如果進程不是正常退出的，也就是說，WIFEXITED返回0，這個值就毫無意義進程等待wait2.c實例。編譯并運行:[root@localhostch06]#gcc-owait2wait2.c[root@localhostch06]#./wait2Thisischildprocesswithpidof12668.thechildprocess12668exitnormally.thereturncodeis3.父進程準確捕捉到了子進程的返回值3，并把它打印了出來。進程等待waitpid()函數(shù)waitpid()

系統(tǒng)調用在Linux函數(shù)庫中的原型是： #include<sys/types.h> /#include<sys/wait.h> pid_twaitpid(pid_tpid,int*status,intoptions);從本質上講，系統(tǒng)調用waitpid和wait的作用是完全相同的，但waitpid多出了兩個可由用戶控制的參數(shù)pid和options，從而為我們編程提供了另一種更靈活的方式。下面我們就來詳細介紹一下這兩個參數(shù)：進程等待pid參數(shù)pid>0時，只等待進程ID等于pid的子進程，不管其它已經有多少子進程運行結束退出了，只要指定的子進程還沒有結束，waitpid就會一直等下去。pid=-1時，等待任何一個子進程退出，沒有任何限制，此時waitpid和wait的作用一模一樣。pid=0時，等待同一個進程組中的任何子進程，如果子進程已經加入了別的進程組，waitpid不會對它做任何理睬。pid<-1時，等待一個指定進程組中的任何子進程，這個進程組的ID等于pid的絕對值。進程等待options參數(shù)options提供了一些額外的選項來控制waitpid，目前在Linux中只支持WNOHANG和WUNTRACED兩個選項，這是兩個常數(shù)，可以用"|"運算符把它們連接起來使用，比如：ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG|WUNTRACED);

如果我們不想使用它們，也可以把options設為0，如：ret=waitpid(-1,NULL,0);如果使用了WNOHANG參數(shù)調用waitpid，即使沒有子進程退出，它也會立即返回，不會像wait那樣永遠等下去。而WUNTRACED參數(shù)，由于涉及到一些跟蹤調試方面的知識，加之極少用到，這里就不多講。進程等待Waitpid()函數(shù)實例編譯并運行：

$gccwaitpid.c-owaitpid $./waitpid Nochildexited

Nochildexited Nochildexited

Nochildexited

Nochildexited

Nochildexited

Nochildexited

Nochildexited

Nochildexited

Nochildexited successfullygetchild1526父進程經過10次失敗的嘗試之后，終于收集到了退出的子進程。進程等待父進程調用wait或waitpid時可能會：阻塞（如果它的所有子進程都還在運行）。帶子進程的終止信息立即返回（如果一個子進程已終止，正等待父進程讀取其終止信息）。出錯立即返回（如果它沒有任何子進程）。這兩個函數(shù)的區(qū)別是：如果父進程的所有子進程都還在運行，調用wait將使父進程阻塞，而調用waitpid時如果在options參數(shù)中指定WNOHANG可以使父進程不阻塞而立即返回0。wait等待第一個終止的子進程，而waitpid可以通過pid參數(shù)指定等待哪一個子進程。進程的終止進程結束可通過相應的函數(shù)實現(xiàn)：voidexit(intstatus);void_exit(intstatus);終止正在運行的程序，關閉所有被該文件打開的文件描述符_exit與exit不同的是可以關閉一些Linux下特有的退出句柄。intatexit(void(*function)(void));用于注冊一個不帶參數(shù)也沒有返回值的函數(shù)以供程序正常退出時被調用。參數(shù)function是指向所調用程序的文件指針。調用成功返回0，否則返回-1，并將errno設置為相應值進程的終止inton_exit(void(*function)(int,void*),void*arg);作用與atexit類似，不同是其注冊的函數(shù)具有參數(shù)，退出狀態(tài)和參數(shù)arg都是傳遞給該函數(shù)使用。voidabort(void);用來發(fā)送一個SIGABRT信號，該信號將使當前進程終止。voidassert(intexpression);先計算表達式

expression，如果其值為0，那么它先向stderr打印一條出錯信息，然后通過調用abort來終止程序運行。常用來檢測某些參數(shù)是否有不當情況出現(xiàn)，并在不當情況發(fā)生時以結束進程作為相應處理。進程的終止atexit實例assert實例system函數(shù)（選學）system函數(shù)是一個和操作系統(tǒng)緊密相關的函數(shù)。用戶可以使用它在自己的程序中調用系統(tǒng)提供的各種命令。 system函數(shù)的說明如下：#include<stdlib.h>intsystem(constchar*cmdstring);參數(shù)cmdstring是一個字符串指針。如果cmd是一個空指針，則僅僅當命令處理程序可用時，system返回非0值。system函數(shù)（選學）因為system在其實現(xiàn)中調用了fork，exec和waitpid，因此有三種返回值：1)如果fork失敗或者waitpid返回除EINTR之外的出錯，則system返回-1，而且errno中設置了錯誤類型2).如果exec失敗(表示不能執(zhí)行shell)，則其返回值如同shell執(zhí)行了exit(127)一樣。3).否則所有三個函數(shù)(fork，exec和waitpid)都執(zhí)行成功，并且system的返回值是shell的終止狀態(tài)，其格式已經在waitpid中說明。system函數(shù)（選學）如果一