进程等待(详细)

Posted 2022-11-15 KD大毛

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进程等待

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• • 进程创建,fork/vfork
  • 进程等待
  • • 进程等待的必要性
    • 进程等待的方法
    • • wait方法
      • waitpid方法
    • 获取子进程status
  • 进程程序替换
  • • 替换原理
    • 替换函数
    • • 命名理解

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目录

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：
例如：随着人工智能的不断发展，机器学习这门技术也越来越重要，很多人都开启了学习机器学习，本文就介绍了机器学习的基础内容。

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

进程创建,fork/vfork

在linux中fork函数非常重要，它从已存在的进程中创建一个新进程。新进程为子程序，而原进程为父进程

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
返回值：自进程中返回0，父进程返回子进程id，出错返回-1

进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做：
1、分配新的内存块和内核数据结构给子进程
2、将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
3、添加子进程到系统进程列表当中
4、fork返回，开始调度器调度
（一次fork引发的惨案）->
https://zhuanlan.zhihu.com/p/428795979?utm_source=qq&utm_medium=social&utm_oi=1132699240098684928

进程等待

进程等待的必要性

1、子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能成‘僵尸进程’的问题，进而造成内存泄漏。
2、进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的kill -9 也无能为力，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程。
3、父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。如，子进程运行完成，结果对还是不对，或者是否正常退出。
4、父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息

进程等待的方法

wait方法

//wait 方法
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);
//返回值：
// 成功返回被等待进程pid，失败返回-1。
//参数：
// 输出型参数，获取子进程退出状态,不关心则可以设置NULL

waitpid方法

// watitpid方法
pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
返回值：
 当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
 如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0；
 如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；
参数：
 pid：
 Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。
 Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。
 status:
 WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）
 WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）
 options:
 WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该
子进程的ID。 

如果子进程已经退出，调用wait/waitpid时wait/waitpid会立即返回，并且释放资源，获得子进程退出信息。
如果在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在且正常运行，则进程可能阻塞。
如果不存在该子进程，则立即出错返回。

获取子进程status

wait和waitpid，都有一个status参数，该参数是一个输出型参数，由操作系统填充。
如果传递NULL，表示不关心子进程的退出状态信息。
否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程。

进程程序替换

替换原理

用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,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id并未改变。

替换函数

有六种以exec开头的函数，称为exec函数：

#include <unistd.h>`
int 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[]);

这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行,不再返回。
如果调用出错则返回-1
所以exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。

命名理解

这些函数原型看起来很容易混,但只要掌握了规律就很好记。

l(list) : 表示参数采用列表
v(vector) : 参数用数组
p(path) : 有p自动搜索环境变量PATH
e(env) : 表示自己维护环境变量

exec调用举例如下：

#include <unistd.h>
int main()

   char *const argv[] = "ps", "-ef", NULL;
   char *const envp[] = "PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL;
   execl("/bin/ps", "ps", "-ef", NULL);
   // 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
   execlp("ps", "ps", "-ef", NULL);
   // 带e的，需要自己组装环境变量
   execle("ps", "ps", "-ef", NULL, envp);
   execv("/bin/ps", argv);
    
   // 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
   execvp("ps", argv);
   // 带e的，需要自己组装环境变量
   execve("/bin/ps", argv, envp);
   exit(0);