linux下的 进程控制 以及常见的进程控制函数

Posted 2020-09-12

进程控制：

1、 进程创建函数： fork();

       头文件：

       #include<sys/types.h>

       #include<unistd.h>

      

       函数原型：

       pid_t fork（void);

        函数返回值：0：表示此进程现在是子进程；

                                -1：表示出错；

                                子进程ID号；（大于零的整数）：表示现在此进程时父进程，接收到的ID号是子进程的ID号；

2、fork()返回-1（也就是进程创建出错的原因）

      1、系统中拥有了太多的进程；超过了系统的限制；（系统级）

      2、该用户有了太多的进程，超过了CHILD_MAX的限制；（用户级）；

3、fork()的用途；

      1、父进程希望赋值自己的代码，使父子进程不同的代码段；如：网络服务器的经典代码；

      2、一个进程要执行一个完全不同的程序；从fork（）返回后，立即调用exec()函数，去执行另外的程序；

4、子进程可用通过getpid 获取自己的ID号，也可以通过getppid（）获取父进程的ID号；

      但是父进程只可以通过getpid获取自己的ID号，不能通过其他函数获取子进程的ID号；唯一获取子进程ID号的机会就是在父进程调用fork()时，获取其返回值，该值就是子进程的ID号；

5、进程内容切换：exec()函数簇；

      头文件 : 

      #include <unistd.h>

     函数：参数由三部分组成：即路径，传递给进程的参数，环境变量；

     int execl(const char* path, const char* arg,...);

     int execv(const char* path, char* const argv[] );

     int execle(const char* path, const char* arg1,....,char* const envp[]);

     int execve(const char* path, char* const argv[], char* const envp[]);  (真正的系统调用）；

     int execlp(const char* file, const char* arg,....);

     int execvp(const char* file, char* const argv[]); 

     注意：除了exec这几个字符外，

                函数中含有“l”的表示传递给进程的参数 将由列表形式展出；记住，最后一个参数是NULL,作为哨兵，表示参数列表完毕；传递给进程的第一个参数，相当于main中的argv[0];

                函数中含有“v”,表示传递的参数将以指针数组的形式展出；传递给进程的第一个参数，相当于main中的argv[0];

                函数中含有“p”,表示不用指定路径，系统将会去环境变量指定的路径中区寻找；不含p的表示一定要指明文件所在的路径；

                函数中含有“e”,表示需要用户指定环境变量，不含p的表示该进程继续沿用父进程的环境变量；

    只有在出错时，才会有返回值；

    出错的几种可能的原因：

    第一，路径不正确；

    第二，文件不存在；

    第三，权限不够；

    第四，不知道；

    调试要使用perror(“函数名：“）打印调试信息；

6、system(char * string)函数；

      作用：执行一条命令“string”；

      system()函数调用/bin/sh来执行参数指定的命令，/bin/sh 一般是一个软连接，指向某个具体的shell，比如bash，-c选项是告诉shell从字符串command中读取命令；

在该command执行期间，SIGCHLD是被阻塞的，SIGINT和SIGQUIT是被忽略的，意思是进程收到这两个信号后没有任何动作。

       ，实际上system()函数执行了三步操作：

         1.fork一个子进程；

         2.在子进程中调用exec函数去执行command；

         3.在父进程中调用wait去等待子进程结束。

            对于fork失败，system()函数返回-1。

 

       源码：

      int system(const char * cmdstring)

{

    pid_t pid;

    int status;

if(cmdstring == NULL)

{

    return (1); //如果cmdstring为空，返回非零值，一般为1

}

if((pid = fork())<0)

{

    status = -1; //fork失败，返回-1

}

else if(pid == 0)

{

    execl("/bin/sh", "sh", "-c", cmdstring, (char *)0);

    _exit(127); // exec执行失败返回127，注意exec只在失败时才返回现在的进程，成功的话现在的进程就不存在啦~~

}

else //父进程

{

    while(waitpid(pid, &status, 0) < 0)

    {

        if(errno != EINTR)

        {

            status = -1; //如果waitpid被信号中断，则返回-1

            break;

        }

    }

}

    return status; //如果waitpid成功，则返回子进程的返回状态

}

7、使用system()函数的建议

      system()函数有时很方便，但不可滥用！

1）、建议system()函数只用来执行shell命令，因为一般来讲，system()返回值不是0就说明出错了；

2）、建议监控一下system()函数的执行完毕后的errno值，争取出错时给出更多有用信息；

3）、建议考虑一下system()函数的替代函数popen()；

8、进程终止：

      进程在终止时，会自动释放在“用户空间”分配的内存，但是PCB还保存着，保存着退出的状态，父进程可以使用wait() 或者waitpid()函数来获取子进程PCB中的信息，然后彻底清除这个子进程；

       僵尸进程：父进程还没调用wait() 或者 waitpid()来对已经终止的子进程进行清理工作时，此时子进程的 状态称为僵尸状态；正常情况下，僵尸进程都会被父进程立刻清理掉；

      kill 只能终止进程，并不能清理僵尸进程；

       如果一个父进程终止，而其子进程未终止，则子进程的父进程会改变为init进程；

       init进程时系统中的一个特殊进程，通常位于/sbin/init,进程ID = 1,该进程在启动时负责各种系统服务的启动，之后就负责清理子进程，只要有子进程终止，init就会调用wait()函数清理；

      

9、进程终止的方式：

      正常终止的方式：

      1）、void exit（int status）；

      2）、void _exit(int status);

      异常终止的方式：

      1)、调用了abort;

      2)、由一个信号终止；

10、exit(int status)和_exit(int status)的区别：

        exit()先执行一些清除工作，如调用各终止处理程序，把文件缓冲区的内容写回文件，关闭所有标准I/O流，；然后再进入内核；头文件是 stdlib.h;

        _exit()则立即进入内核；使用的头文件是 unistd.h;直接是进程停止运行，清除内存空间，销毁内核中的各种数据结构，包括未被写入到文件的缓冲区内容也会被清理掉； 

        _exit(int status)是底层的系统调用，exit(int status)在底层调用了_exit(int status)；

        status 用于传递进程结束时的状态；一般来说，0表示正常结束，其他结果都表示非正常结束；使用wait（）函数可以接收子进程的返回值，然后根据返回值，进行不同的处理；

11、int atexit(void(* fun)(void)); 

       在调用exit(注意，不是_exit()）时，进行清理工作以前，调用各种处理程序，而这些处理函数需要在使用atexit(void(*void)(void)）函数进行注册，一个进程最多可以注册32个这样的函数，一旦注册成功，则在系统调用exit()时，会自动执行的这些函数，无需用户干预，值得注意的是，exit()调用的处理函数的执行：顺序与这些函数的注册顺序恰好相反；

12、wait 和waitpid的区别：

        pid_t wait(int *status)：

               如果status 为空，则表示接受任意状态结束的进程，如果status 不为空，则表示接受指定状态结束的进程； 

                

               等待任意进程终止，status 用于保存子进程的终止状态；如果处理成功，则返回子进程的PID号;

                如果其他子进程都已经结束，或者没有子进程，wait都会立即返回；

                

       pid_t waitpid(pid_t pid, init *status, int options);

               pid>0时，表示只等待某个特定的进程结束；

               pid=0时，表示等待？？？？？？？？？？？？？？？？？

               pid=-1时，表示等待任何一个子进程结束，作用和wait()一样；

               pid<-1时，表示？？？？？？？？？？？？？？？？？        

        

               status 同wait();

               options： 当其值为：WNOHANG时，如果指定的PID的进程还未终止时，不会阻塞等待，而是立即返回，返回值是0；

                                当其值是：WUNTRACED时，？？？？？？？？？？？？？？？

13、调用wait 和waitpid时可能出现的情况：

         1、阻塞：（如果其他子进程还在运行状态，则会进入阻塞状态进行等待；）

         2、带有子进程的终止信息返回（如果一个进程已经终止，正在等待父进程对其终止状态信息进行读取）

         3、出错立即返回-1；（如果他没有任何子进程）；

                

14、wait()只是waitpid的一个特例 ；

15、使用wait() 或者 waitpid()可以实现进程之间的同步关系；

16、wait() 和waitpid()参数中的int* status 中包含了多个字段，用宏定义可以提取其中的每个字段；

        如果子进程是正常终止的，则WIFEXITED的字段不为0，WEXITSTATUS的值就是其进程退出的状态；

        如果子进程是异常终止的，则WIFSIGNALED取值字段不为0，WTERMSIG取出的字段值就是信号编号；

17、守护进程：（Daemon进程）

         是linux中的后台服务进程，独立于控制终端，并且周期性的执行某种任务，或者等待处理某些发生的事件；

         在系统引导装入时启动，在系统关闭时终止；

                  

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