Linux系统编程-进程回收

[一. 进程回收](#一. 进程回收)

[二. 进程回收相关函数](#二. 进程回收相关函数)

[2.1 wait()](#2.1 wait())

[2.2 waitpid()](#2.2 waitpid())

[三. exec函数族](#三. exec函数族)

[3.1 exec函数族实现的原理](#3.1 exec函数族实现的原理)

命令whereis：

[3.2 exec函数族的区别](#3.2 exec函数族的区别)

环境变量：

[3.3 shell命令的种类](#3.3 shell命令的种类)

[3.4 返回值](#3.4 返回值)

[3.5 system函数](#3.5 system函数)

一. 进程回收

一个进程在终止时会关闭所有文件描述符，释放在用户空间分配的内存，但它的PCB还保留着，内核在其中保存了一些信息：如果是正常终止则保存着退出状态，如果是异常终止则保存着导致该进程终止的信号是哪个。这个进程的父进程可以调用wait或waitpid获取这些信息，然后彻底清除掉这个进程。

二. 进程回收相关函数

2.1 wait()

作用：阻塞等待子进程结束并且将其回收

**返回值：**成功返回回收的进程的pid 失败返回-1且设置errno

参数wstatus的作用：

当进程终止时，操作系统的隐式回收机制：1.关闭所有文件描述符 2. 释放用户空间分配的内存。内核的PCB仍存在。其中保存该进程的退出状态。(正常终止→退出值；异常终止→终止信号)

不关心子进程的退出状态时，可用传入NULL

可使用wait函数传出参数wstatus来保存进程的退出状态。借助宏函数来进一步判断进程终止的具体原因。宏函数可分为如下三组：

**WIFEXITED(wstatus)**为真 → 进程正常结束

WEXITSTATUS(wstatus) 如上宏为真，使用此宏 → 获取进程退出状态 (exit的参数)

注意：wstatus是一个int类型的32位数，而进程的退出状态在wstatus中只占8位，故需要用宏函数来提取，注意退出状态是8位：0~255，在子进程中的退出值最好不要超过此范围

WIFSIGNALED(wstatus) 为真 → 进程异常终止

WTERMSIG(wstatus) 如上宏为真，使用此宏 → 取得使进程终止的那个信号的编号。

*3. WIFSTOPPED(wstatus) 为真 → 进程处于暂停状态

WSTOPSIG(wstatus) 如上宏为真，使用此宏 → 取得使进程暂停的那个信号的编号。

WIFCONTINUED(wstatus) 为真 → 进程暂停后已经继续运行

程序：

cpp 复制代码

int main()
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if(pid < 0){
        perror("fork()");
        exit(1);
    }
    else if(pid > 0){
        int wstatus;
        //pid_t wpid = wait(NULL);//不保存子进程的退出状态
        //printf("parent:wait finish,pid is %d\n",wpid);
        pid_t wpid = wait(&wstatus);
        if(WIFEXITED(wstatus)){
            printf("parent:child terminated normally,pid is %d,status is %d\n",
                   wpid,WEXITSTATUS(wstatus));
            //注意这里退出状态是8位：范围0～255，在子进程中注意退出值不可超过此范围
        }
        else if(WIFSIGNALED(wstatus)){
            printf("parent:child kill by sig,pid is %d,sig is %d\n",
                   wpid,WTERMSIG(wstatus));
        }
        while(1){
            printf("parent:pid is %d\n",getpid());
            sleep(1);
        }
    }
    else{
        int num = 5;
        while(num--){
            printf("child:pid is %d\n",getpid());
            sleep(1);
        }
        exit(66);
    }
    return 0;
}

结果：

子进程正常退出结果：

子进程被信号结束结果：

2.2 waitpid()

作用： 可用指定回收子进程，也可用设置非阻塞模式

参数：

pid：

|-------|--------------------|
| > 0 | 回收指定pid的子进程 |
| = 0 | 回收与调用该函数同组的任意进程 |
| = -1 | 回收任意子进程 |
| < -1 | 回收取绝对值对应的进程组内的任意进程 |

options： 可以设置非阻塞回收：WNOHANG

**wstatus：**作用同wait函数

**返回值：**成功返回回收进程的pid号失败返回-1并且设置errno

注意：当设置了非阻塞回收并且无子进程结束时，将返回0

注意： 使用waitpid回收子进程时，应该使用轮询的方法

代码：

cpp 复制代码

int main()
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if(pid < 0){
        perror("fork()");
        exit(1);
    }
    else if(pid > 0){
        int wstatus;
        //使用waitpid非阻塞回收时要轮询
        pid_t wpid;
        while(1){
            wpid = waitpid(pid, NULL, WNOHANG);
            if(wpid > 0){
                printf("wait finish, wpid is %d\n",wpid);
            }
            else if(wpid < 0){
                perror("waitpid()");
            }

            printf("parent:pid is %d\n",getpid());
            sleep(1);
        }
    }
    else{
        int num = 5;
        while(num--){
            printf("child:pid is %d\n",getpid());
            sleep(1);
        }
        exit(66);
    }
    return 0;
}

结果：

三. exec函数族

3.1 exec函数族实现的原理

1、fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序（但有可能执行不同的代码分支），子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时，该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换(代码区和数据区) ，从新程序的启动例程开始执行。调用exec并不创建新进程，所以调用exec前后该进程的pid并未改变。

2、将当前进程的**.text、.data** 替换为所要加载的程序的**.text、.data** ，然后让进程从新的.text第一条指令开始执行，但进程ID不变。

3、实现原理：系统实际上是完成文本区的二进制代码替换，并不创建新进程

3、作用： 执行一个新的文件，在一个进程中执行另外一个文件

4、**参数：**路径+执行程序时需要传递的参数+NULL哨兵位

命令whereis：

查看指定命令的可执行程序文件在哪里

3.2 exec函数族的区别

1、execl->l代表list： 列表，要求以列表的方式传参

执行自己的可执行程序，要求传入路径

path：要执行的文件的路径与名称

arg：执行该文件所需要的参数

2、execv->v代表vector： 容器(数组)，

执行可执行程序或者系统命令，要求是传入一个数组

数组中也要带NULL

path：要执行的文件的路径和名称

argv：执行该文件需要的参数存放的数组

3、execlp->p代表path： 路径

执行系统命令，借助环境变量PATH中的路径

file：需要执行的文件名称

arg：执行该文件需要的参数

环境变量：

使用命令env可查看系统中的环境变量(操作系统自己为其定义的全局变量)，其中PATH：保存当前系统下可执行程序的路径

cpp 复制代码

PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:
/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin:
/home/linux/opt/arm-2009q3/bin/:/home/linux/opt/arm-2009q3/bin/

3.3 shell命令的种类

shell命令分为三种：外部命令： cp，rm，mv ----> 可以通过execl来执行

内置命令： cd

别名命令： ll

使用whereis 二进制/库来查看对应的位置

3.4 返回值

只有在出现错误时，exec() 函数才会返回。其返回值为 -1，并且会设置errno。当执行成功是，代码段会被替换，不会执行下面的代码，故执行错误时直接使用perror打印错误信息即可，不用if判断，能执行到perror这句，一定出错！

3.5 system函数

**作用：**系统库函数 system() 利用 fork() 函数创建一个子进程，该子进程会使用 execl() 函数来执

行指定的 shell 命令。

在程序中执行一条系统指令

**参数：**command：要执行的命令字符串

返回值： 创建进程失败，返回 -1

命令执行完成（成功 / 失败都会返回一个整数）：返回值 = 32位整数，结构如下：

cpp 复制代码

高 8 位    低 8 位
退出状态   终止信号

要想知道命令是否正常结束可以使用宏：

cpp 复制代码

WIFEXITED(status)    // 是否正常退出
WEXITSTATUS(status)  // 退出码

现在根据system函数的原理来实现my_system：

cpp 复制代码

/根据system的原理去实现system
void my_system(char *cmd)
{
    char *argv[10] = { NULL };
    char buff[512];
    int i = 0;
    strcpy(buff, cmd);/传参过来的是一个常量字符串，不可以直接使用
    /先将字符串分割，进行命令解析
    for(argv[i] = strtok(buff," "); argv[i] != NULL; argv[i] = strtok(NULL," ")){
        i++;
    }
    /*
    argv[i] = strtok(buff," ");
    while(argv[i]){
        i++;
        argv[i] = strtok(NULL," ");
    }*/
    /创建子进程去执行
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if(pid < 0){
        perror("fork()");
        exit(1);
    }
    else if(pid > 0){
        wait(NULL);
    }
    else{
        execvp(argv[0], argv);
    }
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
    my_system("ls -l -h");
    printf("after system\n");
    return 0;
}