进程的重要函数:
fork函数
了解fork函数
通过调用fork()函数，则会产生一个新的进程。调用fork()函数的进程叫做 父进程，产生的新进程则为子进程。
其编码过程:
1.函数功能:
c
函数头文件
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
函数原型
pid_t fork(void);
函数功能
创建一个子进程
函数返回值
成功:返回给父进程是子进程的pid,返回给子进程的是0
失败:返回-1,并设置errno2.代码实例:
c
// 创建一个子进程，并打印 Hello fork
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
pid_t pid = fork();
if(pid==-1)
{
perror("fork");
return -1;
}
printf("Hello fork.\n");
return 0;
}fork创造的父子进程的特点
通过 fork() 函数创建子进程，有如下特点:
- 父子进程并发执行，子进程从 fork() 函数之后开始执行
- 父子进程的执行顺序由操作系统算法决定的，不是由程序本身决定
- 子进程会拷贝父进程地址空间的内容，包括缓冲区、文件描述符等
代码示例:
c
// 父子进程数据空间拷贝，缓冲区的拷贝
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
// 标准IO
write(1,"write hello.",12);
// 文件IO自带缓冲区
fputs("fputs hello.",stdout); // 注意没有换行符,stdout的缓冲区属于行
缓冲
pid_t pid = fork();
if(pid==-1)
{
perror("fork");
return -1;
}
printf("pid = %d,Hello fork.\n",getpid());
return 0;
}运行结果:
c
1.write hello.fputs hello.pid = 4711,Hello fork.
2.fputs hello.pid = 4712,Hello fork.创建多个进程
在创建多个进程时,最主要的原则是由父进程统一创建，统一管理，不能进行递归创建
代码公示列:
c
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
//一定要创建子进程一定要在父进程中进行
int main(){
printf("hellow process\n");
pid_t pid1 = fork();//先创建第一个子进程
if(pid1 == 0)//如果创建返回为0,则为子进程，如果大于0,则为为父进程
{
printf("son1 start\n");
printf("son2 end\n");
}else if(pid1 == -1){
perror("创建失败");
exit(EXIT_FAILURE);
}else if(pid1 > 0){
pid_t pid2 = fork();//创建第二个子进程
if(pid2 == 0){
printf("son2 start\n");
printf("son2 end\n");
}else if(pid2 == -1){
perror("创建失败");
exit(EXIT_FAILURE);
}else{
printf("parent start\n");
printf("parent end\n");
}
}
}题目结果:
wait函数和waitpid函数
wait函数:
函数功能及引用头文件:
c
1.函数头文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
2.函数原型
pid_t wait(int *wstatus);
3.函数功能
让函数调用者进程进入到睡眠状态,等待子进程进入僵死状态后，释放相关资源并返回
4.函数参数
wstatus:保存子进程退出状态值变量的指针
*****获取具体值需要使用宏定义*****
5.函数返回值
wait(): on success, returns the process ID of the terminated child; on error,
-1 is returned.
成功:返回退出子进程的pid
失败:返回-12.函数代码示例(以下拿c++代码来实现):
cpp
using namespace std;
#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <cstdio>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){
pid_t pid = fork();
if(pid == -1){
cout << "创建失败" << endl;
exit(EXIT_FAILURE);
}else if(pid == 0){
cout << "son start" << endl;
sleep(2);
cout << "son end" << endl;
exit(1000);
}else if(pid > 0){
int wat = 0;
wait(&wat);
}
return 0;
}运行结果：
由此可得等待功能是多么强大，它能让父进程休眠，等子进程完成后，父进程才开始，但waitpid更强大
waitpid函数
函数功能及引用头文件：
waitpid函数的功能与wait函数一样，但比wait()函数功能更强大,可以理解成 wait() 底层调用waitpid()函数
cpp
1.函数头文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
2.函数原型
pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);
3.函数参数
pid:进程id
-1 可以等待任意子进程
>0 等待id为pid的进程
wstatus:保存子进程退出状态值的指针
options:选项
WNOHANG 非阻塞选项
0 阻塞式与wait等同
4.函数返回值
成功
>0 退出进程的pid
=0 在非阻塞模式下，没有进程退出
失败
-1,并设置errno函数代码:
cpp
using namespace std;
#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <cstdio>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){
pid_t pid = fork();
if(pid == -1){
cout << "创建失败" << endl;
exit(EXIT_FAILURE);
}else if(pid == 0){
cout << "son start" << endl;
sleep(3);
cout << "son end" << endl;
exit(1000);
}else if(pid > 0){
pid_t pid1 = fork();
if(pid1 == 0){
cout << "son1 start" << endl;
sleep(3);
cout << "son2 end" << endl;
exit(50);
}else if(pid1 == -1){
cout << "创建pid1失败" << endl;
}else if(pid1 > 0){
int cpid = 0;
//waitpid(-1,NULL,0);//这是waitpid用的最多的形式
while((pid = waitpid(-1,NULL,0)) != -1);//此方式可以阻挡多线程
cout << "parent start" << endl;
cout << "parent end" << endl;
}
}
return 0;
}重点! 重点! 重点!:
cpp
int cpid = 0;
while((cpid=waitpid(-1,&status,WNOHANG))==0);//这种方式可以阻绝任意进程是必须要掌握等待函数与进程替换有关的函数(重点)
应用场景：
- Linux 终端应用程序，在执行命令时，通过创建一个进程，然后替换成对应命令的可执行程序，在执行。
exec函数族(重点) :
cpp
int execl(const char *pathname, const char *arg, .../* (char *) NULL */);
int execlp(const char *file, const char *arg, .../* (char *) NULL */);
int execle(const char *pathname, const char *arg, .../*, (char *) NULL, char
*const envp[] */);
int execv(const char *pathname, char *const argv[]);//最简单，最方便
int execvp(const char *file, char *const argv[]);//最简单，最方便
int execvpe(const char *file, char *const argv[],char *const envp[]);参数说明:
cpp
path:可执行文件的路径名
file:可执行文件名，可以通过PATH环境变量指定的路径
arg:参数列表，以NULL结尾
argv[]:参数数组
envp[]:环境变量数组返回值:
cpp
The exec() functions return only if an error has occurred. The return value
is -1, and errno is set to indicate the error.其中一个示例代码(c语言):
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#define SIZE 10
int main(){
char* param[SIZE];
char command[128] = { 0 };
int pipefd[2];
int ret = pipe(pipefd);
if(ret == -1){
perror("pipe");
exit(EXIT_FAILURE);
}
pid_t pid = fork();
if(pid == -1){
perror("pid");
exit(EXIT_FAILURE);
}else if(pid == 0){
close(pipefd[1]);
char buf[128] = { 0 };
size_t rtype = read(pipefd[0],buf,sizeof(buf));
printf("read buf:%s\n",buf);
if(rtype == 0){
printf("1\n");
close(pipefd[0]);
exit(EXIT_SUCCESS);
}else if(rtype == -1){
perror("rtype");
close(pipefd[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
int index = 0;
//用strtok函数将命令分割开装入数组中，以便进行进程替换
char* cmd_name = strtok(buf," ");
param[index] = cmd_name;
index++;
char* ret = NULL;
while((ret = strtok(NULL," ")) != NULL){
param[index] = ret;
index++;
}
param[index] = NULL;
int ret_value = execvp(cmd_name,param);//这是exec族的一个函数用来进行进行替换
if(ret_value == -1){
perror("ret_value");
exit(EXIT_FAILURE);
}
close(pipefd[0]);
}else{
close(pipefd[0]);
memset(command,0,sizeof(command));
printf("请输入你要实现的命令:\n");
fgets(command,sizeof(command),stdin);
command[strlen(command) - 1] = '\0';
if(strcmp(command,"quit") == 0){
printf("master\n");
exit(EXIT_SUCCESS);
}
printf("command=%s\n",command);
size_t wtype = write(pipefd[1],command,strlen(command));
printf("wtype=%ld\n",wtype);
if(wtype == -1){
perror("wtype");
close(pipefd[1]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
sleep(1);
close(pipefd[1]);
waitpid(-1,NULL,0);
}
}
所以exec族的函数可以进行进程替换，让系统响应：
