目录
一、课堂内容
1、进程管理
2.进程同步
二、exec函数族
三、进程退出
四、特殊进程及其危害
五、进程同步
1.wait（）函数
2.waitpid（）函数
一、课堂内容
1、进程管理
exec函数族
进程退出
特殊进程及其危害
2.进程同步
wait（）函数
waitpid（）函数
二、exec函数族
1.与fork（）函数的区别
fork（）函数：子进程复制父进程的堆栈段和数据段,子进程一旦开始运行，它继承了父进程的一切数据，但实际上数据却已经分开，相互之间不再影响
exec（）函数：一个进程调用exec类函数，它本身就"死亡"了，系统把代码段替换成新的程序代码，废弃原有数据段和堆，并为新程序分配新数据段与堆栈段
exec函数族中包含6个函数，分别为：
#includeint execl(const char *path, const char *arg, ...); int execlp(const char *file, const char *arg, ...); int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]); int execv(const char *path, char * const argv[]); int execvp(const char *file, char * const argv[]); int execve(const char *path, char * const argv[], char * const envp[]);
参数说明：
（1）当参数是path，传入的为路径名；当参数是file，传入的可执行文件名；
（2）可以将exec函数族分为execl和execv两类：
execl类：函数将以列举的形式传入参数，由于参数列表的长度不定，所以要用哨兵NULL表示列举结束；
execv类：函数将以参数向量表传递参数，char * argv[]的形式传递文件执行时使用的参数，数组中最后一个参数为NULL；
（3）如果没有参数char * const envp[]，则采用默认环境变量；如果有，则用传入的参数替换默认环境变量；
2.代码案例
#include#include #include int main(){ pid_t tempPid; tempPid=fork(); if(tempPid == -1){ perror("fork error"); exit(1); } else if(tempPid > 0) { printf("parent process:pid=%dn", getpid()); } else { printf("child process:pid=%dn", getpid()); //execl("/bin/ls","-a","-l","test_exec.c",NULL); //execlp("ls","-a","-l","test_exec.c",NULL); char *arg[]={"-a","-l","test_exec.c", NULL}； execvp("ls", arg); perror("error execn"); printf("child process:pid=%dn", getpid()); } return 0; }
3.运行结果
三、进程退出
#include
void exit(int status);
参数说明：
（1）status：表示进程的退出状态，0表示正常退出，非0表示异常退出，一般用-1或1表示；
（2）为了可读性，标准C定义了两个宏：EXIT_SUCCESS和EXIT_FAILURE
Linux系统中有一个与exit()函数非常相似的函数：_exit()
#includevoid _exit(int status);
区别：
_exit：系统会无条件停止操作，终止进程并清除进程所用内存空间及进程在内核中的各种数据结构；
exit：对_exit进行了包装，在调用_exit()之前先检查文件的打开情况，将缓冲区中的内容写回文件。相对来说exit比_exit更为安全
四、特殊进程及其危害
1.孤儿进程
父进程负责回收子进程，如果父进程在子进程退出之前退出，子进程就会变成孤儿进程，此时init进程将代替父进程完成子进程的回收工作
2.僵尸进程
调用exit函数后，该进程不会马上消失，而是留下一个称为僵尸进程的数据结构。它几乎放弃进程退出前占用的所有内存，既没有可执行代码也不能被调度，只是在进程列表中保留一个位置，记载进程的退出状态等信息供父进程回收。若父进程没有回收子进程的代码，子进程将会一直处于僵尸态。
3.危害
僵尸进程不能再次被运行，会占用一定的内存空间，并占据进程编号，当僵尸进程较多时，将会消耗系统内存，新进程可能因内存不足或无法获取pid而无法创建；
父进程通过wait()和waitpid()函数可以有效防止僵尸进程的产生，对于已存在的僵尸进程，则可通过杀死其父进程的方法解决；
当僵尸进程的父进程被终止后，僵尸进程将作为孤儿进程被init进程接收，init进程会不断调用wait()函数获取子进程状态，对已处于僵尸态的进程进行处理；
孤儿进程永远不会成为僵尸进程。
五、进程同步
1.wait（）函数
子进程结束时，系统向其父进程发送SIGCHILD信号
父进程调用wait函数后阻塞
父进程被SIGCHILD信号唤醒然后去回收僵尸子进程
若没有变为僵尸态的子进程，wait函数就会让进程一直阻塞。
只要捕获到一个变为僵尸态的子进程，wait函数就会恢复执行态。
若父进程没有任何子进程则wait返回错误。
参数说明：参数status是一个int *类型的指针，用来保存子进程退出时的状态信息。通常情况下该参数设为NULL，表示不关心进程时如何终止的。
返回值说明：
- 成功：返回子进程的进程id；
- 失败：返回-1，errno被设置为ECHILD
代码案例【1】：若子进程p1 是其父进程p的先决进程，基于wait函数使得进程同步
#include#include #include int main(){ pid_t tempPid, tempW; tempPid = fork(); if(tempPid == -1){ perror("fork error"); exit(1); }else if(tempPid == 0){ sleep(3); printf("Child process, pid = %d, ppid = %dn", getpid(), getppid()); }else{ tempW = wait(NULL); printf("Catched a child process, pid = %d, ppid = %dn", tempW, getppid()); } printf("......finish......"); return 0; }
运行结果：
代码案例【2】：使用wait同步进程，并使用宏获取子进程的返回值
#include#include #include int main(){ int tempStatus; pid_t tempPid, tempW; tempPid = fork(); if(tempPid == -1){ perror("fork error"); exit(1); } else if(tempPid == 0){ sleep(3); printf("Child process: pid=%dn",getpid()); exit(5); } else{ tempW = wait(&tempStatus); if(WIFEXITED(tempStatus)){ printf("Child process pid=%d exit normally.n", tempW ); printf("Return Code:%dn",WEXITSTATUS(tempStatus)); } else { printf("Child process pid=%d exit abnormally.n", tempW); } } return 0; }
运行结果：
2.waitpid（）函数
#include
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
功能：
对wait（）函数来说，若当前进程有很多个子进程，则其无法保证所有子进程在父进程之前执行。而waitpid（）函数可以应对 wait函数面临的缺点。可以等待指定的子进程，也可以在父进程不阻塞的情况下获取子进程的状态。
参数说明：
pid：一般是进程的pid，也有可能是其他取值。进一步说明如下：
– pid > 0：等待子进程（编号为pid）退出，若退出，函数返回；若未结束，则一直等待；
– pid = 0：等待同一进程组的所有子进程退出，若某子进程加入了其他进程组，则waitpid不再关心它的状态；
– pid = -1：waitpid函数退化为wait函数，阻塞等待并回收一个子进程；
– pid < -1：等待指定进程组中的任何子进程，进程组的id等于pid的绝对值。
options： 提供控制选项，可以是一个常量，也可以是|连接的两个常量，选项如下：
– WNOHANG：如果子进程没有终止，waitpid不会阻塞父进程，会立即返回；
– WUNTRACED：如果子进程暂停执行，waitpid立即返回；
– 0：不使用选项。
返回值说明：
成功：返回捕捉到的子进程id；
0：options = WNOHANG， waitpid发现没有已退出的子进程可回收；
-1：出错，errno被设置。
代码案例【1】：父进程等待进程组中指定子进程，该进程不退出，则父进程一直阻塞。
test_waitpid.c #include#include #include int main(){ pid_t tempPid, tempP, tempW; tempPid= fork(); if (tempPid == -1){ perror("fork1 error"); exit(1); } else if (tempPid == 0){ sleep(5); printf("First child process:pid=%dn", getpid()); } else { int i; tempP = tempPid; for (i = 0; i < 3; i++){ if ((tempPid = fork()) == 0){ break; } } if (tempPid == -1){ perror("fork error"); exit(2); } else if (tempPid == 0){ printf("Child process:pid=%dn", getpid()); exit(0); } else { tempW = waitpid(tempP, NULL, 0); if (tempW == tempP){ printf("Catch a child Process: pid=%dn", tempW); }else{ printf("waitpid errorn"); } } } return 0; }
运行结果：
代码案例【4】：基于waitpid函数不断获取子进程的状态。
#include#include #include int main() { pid_t tempPid, tempW; tempPid = fork(); if (tempPid == -1){ perror("fork error"); exit(1); } else if (tempPid == 0){ sleep(3); printf("Child process:pid=%dn", getpid()); exit(0); } else { do{ tempW = waitpid(tempPid, NULL, WNOHANG); if (tempW == 0){ printf("No child exitedn"); sleep(1); } } while (tempW == 0); if (tempW == tempPid){ printf("Catch a Child process:pid=%dn", w); }else{ printf("waitpid errorn"); } } return 0; }
运行结果：
