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Linux系统编程_进程：C程序空间分配、fork、wait、exec、system、popen
1. 进程相关概念（414.1）
问1. 什么是程序，什么是进程，有什么区别？
- 程序是静态的概念，gcc xxx.c –o pro，磁盘中生成pro文件，叫做程序
- 进程是程序的一次运行活动，通俗点即程序跑起来了，系统中就多了一个进程
问2. 如何查看系统中有哪些进程？
- a. 使用ps指令查看进程，实际工作中配合grep来查找程序中是否存在某一进程
ps// 仅显示当前终端会话中运行的进程的快照 ps aux// 仅显示当前终端会话中运行的进程的快照 ps aux|grep xxx//显示包含特定进程名称xxx的进程。- 1
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- b. 使用
top指令查看进程实时情况，类似windows任务管理器
问3. 什么是进程标识符？
- 每个进程都有一个非负整数表示的唯一ID，叫做pid，类似身份证
- Pid=0：称为交换进程（swapper），作用—进程调度
- Pid=1：init进程，作用—系统初始化
- 编程调用 getpid 函数获取自身的进程标识符，getppid 获取父进程的进程标识符
- PRO/demo1.c
#include#include #include int main(){ pid_t pid; pid = getpid();//获取自身的进程标识符 printf("my pid is %d\n",pid); while(1); return 0; } - 1
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问4. 什么叫父进程，什么叫子进程
- 进程A创建了进程B：
- 那么A叫做父进程，B叫做子进程
- 父子进程是相对的概念，理解为人类中的父子关系
问5. C程序的存储空间是如何分配？（*面试会问）
2. 创建进程函数fork的使用（415.2）
使用fork函数创建一个进程：pid_t fork(void);
- fork函数调用成功，返回两次
- 返回值为 0， 代表当前进程是子进程
- 返回值 非负数（>0），代表当前进程为父进程
- 调用失败，返回 -1
- 每一次a.out之后就是当前进程结束之后，重新a.out就是新的进程，so每个pid号不一样
- FILE/demo3.c
- FILE/demo4.c
#include#include #include int main(){ pid_t pid; pid_t pid2; pid = getpid(); printf("before fork: pid = %d\n\n",pid ); fork(); pid2 = getpid(); printf("after fork: pid = %d\n",pid2 ); if(pid == pid2){ printf("this is father print,pid = %d\n\n",pid);fork创建之前的父进程id } else{ printf("this is child print,child pid = %d\n",getpid());//fork创建之后的子进程id } return 0; } - 1
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- FILE/demo5.c
#include#include #include int main(){ pid_t pid; printf("father: id =%d\n",getpid()); pid = fork(); if(pid > 0){ printf("this is father print,pid = %d\n",getpid()); } else if(pid == 0){ printf("this is child print,pid = %d\n",getpid()); } return 0; } - 1
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3. 创建进程函数fork的使用补充（416.3）
- FILE/demo6.c（fork的其一非负返回值表父进程，等于子进程pid号）
4. 进程创建发生了什么事（417.4）
旧版本Linux的拷贝：全拷贝
新版本Linux的拷贝：写实拷贝（Copy-On-Write，COW）（*面试会问）
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父子进程在初始阶段共享所有的数据（全局、 栈区、 堆区、 代码）， 内核会将所有的区域设置为只读。 当父子进程中任意一个进程试图修改其中的数据时， 内核才会将要修改的数据所在的区域（页） 拷贝一份。（而陈立晨讲的是，仅数据段共享，其余全拷贝，仅当数据段发生修改时才拷贝且独立分配空间）
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共享数据
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写时拷贝后：
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FILE/demo7.c
#include#include #include int main(){ pid_t pid; int data = 10; printf("father: id =%d\n",getpid()); pid = fork(); if(pid > 0){ printf("this is father print,pid = %d\n",getpid()); } else if(pid == 0){ printf("this is child print,pid = %d\n",getpid()); data = data+100; } printf("data=%d\n",data); return 0; } - 1
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5. 创建新进程的实际应用场景及fork总结（418.5）
fork创建一个子进程的一般目的
fork编程实战
- PRO/demo8.c
#include#include #include int main(){ pid_t pid; int data = 10; while(1){ printf("please input a data\n"); scanf("%d",&data); if(data == 1){ pid = fork(); if(pid > 0){ } else if(pid == 0){ while(1){ printf("do net request,pid=%d\n",getpid()); sleep(3);//使程序休眠3秒 } } } else{ printf("wait ,do nothing\n"); } } return 0; } - 1
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6. vfork创建进程（419.6）
- vfork 与 fork 区别
- vfork 直接使用父进程存储空间，不拷贝。
- vfork 保证子进程先运行,当子进程调用exit退出后，父进程才执行。
- PRO/demo9.c、demo10.c
#include#include #include int main(){ pid_t pid; pid = fork(); //pid = vfork(); if(pid > 0){ while(1){ printf("this is father print, pid = %d\n",getpid()); sleep(3); } } else if(pid == 0){ while(1){ printf("this is chilid print, pid = %d\n",getpid()); sleep(3); } } return 0; } - 1
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- PRO/demo11.c、demo12.c
#include#include #include #include #include //exit函数的 int main(){ pid_t pid; int cnt = 0; pid = vfork(); if(pid > 0){ while(1){ printf("cnt=%d\n",cnt); printf("this is father print, pid = %d\n",getpid()); sleep(1); } } else if(pid == 0){ while(1){ printf("this is chilid print, pid = %d\n",getpid()); sleep(1); cnt++; if(cnt == 3){ exit(0); //_exit(0); //_Exit(0); } } } return 0; } - 1
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7. 进程退出（420.7）
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正常退出
- Main函数调用return
- 进程调用exit(),标准c库
- 进程调用_exit()或者_Exit()，属于系统调用
- 进程最后一个线程返回
- 最后一个线程调用pthread_exit
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异常退出
- 调用abort
- 当进程收到某些信号时，如ctrl+C
- 最后一个线程对取消（cancellation）请求做出响应
8. 父进程等待子进程退出 (一)（421.8）
为啥要等待子进程退出
父进程等待子进程退出并收集子进程的退出状态
- status参数：是一个整型数指针
- 非空：子进程退出状态放在它所指向的地址中
- 空：不关心退出状态
- PRO/demo14.c
- PRO/demo15.c
子进程退出状态不被收集，变成僵死进程（僵尸进程）
- PRO/demo12.c（同demo11）（vfork，子进程退出后再父进程，子进程Z+僵尸进程）
- PRO/demo13.c（fork无wait收集，子进程为僵尸进程，且父子进程先是交替运行）
9. 父进程等待子进程退出 (二)（422.9）
waitpid
- PRO/demo16.c（waitpid(pid,&status,WNOHANG);//不常用，不挂起不等待退出）
孤儿进程
- 父进程如果不等待子进程退出，在子进程之前就结束了自己的“生命”，此时子进程叫做孤儿进程
- Linux避免系统存在过多孤儿进程，init进程收留孤儿进程，变成孤儿进程的父进程（pid=1）
- PRO/demo17.c
unix环境高级编程
- 代码（子进程退出的状态判断）
运行结果：
10. exec族函数（423.10）
- 精彩博文
- https://blog.csdn.net/u014530704/article/details/73848573
为什么要用exec族函数，有什么作用
- PRO/echoarg.c（演示argc的用法）
#includeint main(int argc,char *argv[]){ int i = 0; for(i = 0; i < argc; i++){ printf("argv[%d]: %s\n",i,argv[i]); } return 0; } - 1
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- PRO/demo18.c（演示execl执行另一程序的样子）
#include#include #include //函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...); int main(void){ printf("before execl\n"); if(execl("./echoarg","echoarg","abc",NULL) == -1){ printf("execl failed!\n"); perror("why"); } printf("after execl\n");//execl调用失败才会走到这里 return 0; } - 1
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- PRO/demo19.c（execl 执行 ls 指令）
#include#include #include //函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...); int main(void){ printf("before execl\n"); if(execl("/bin/ls","ls",NULL,NULL) == -1){ printf("execl failed!\n"); perror("why"); } printf("after execl\n"); return 0; } - 1
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- PRO/demo20.c（execl 执行 ls -l 指令）
#include#include #include //函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...); int main(void){ printf("before execl\n"); if(execl("/bin/ls","ls","-l",NULL) == -1){ printf("execl failed!\n"); perror("why"); } printf("after execl\n"); return 0; } - 1
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- PRO/demo21.c（execl 执行 /bin/date 下的 data 文件）
#include#include #include //函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...); int main(void){ printf("this pro get system date:\n"); if(execl("/bin/date","date",NULL,NULL) == -1){ printf("execl failed!\n"); perror("why"); } printf("after execl\n"); return 0; } - 1
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- PRO/demo22.c（execlp函数带p，能通过环境变量PATH查找到可执行文件ps）（带p的只是省略了绝对路径，编译结果都一样）
#include#include #include //函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...); int main(void){ printf("this pro get system date:\n"); if(execlp("ps","ps",NULL,NULL) == -1){ printf("execl failed!\n"); perror("why"); } printf("after execl\n"); return 0; } - 1
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echo $PATH：让系统能找到这个路径底下的可执行程序
- 将当前路径添加到系统环境变量（不用“./”、在别的目录下也可直接执行那个程序）
pwd//return:/home/cjq/Jessie/PRO export PATH=$PATH:/home/cjq/Jessie/PRO- 1
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- PRO/demo23.c（编译结果同demo22）（带v的只是多了一个char *argv）
#include#include #include //函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...); int main(void){ printf("this pro get system date:\n"); char *argv[] = {"ps",NULL,NULL}; if(execvp("ps",argv) == -1){ printf("execl failed!\n"); perror("why"); } printf("after execl\n"); return 0; } - 1
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- PRO/demo24.c（编译结果同demo22、23）（带v的只是多了一个char *argv）（不带p要加上绝对路径）
char *argv[] = {"ps",NULL,NULL}; if(execv("/bin/ps",argv) == -1){- 1
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11. exec族函数配合fork使用（11）
- 实现功能：当父进程检测到输入为1的时候，创建子进程把配置文件的字段值修改掉
- PRO/demo25.c（仅使用子进程方式修改配置文件中的参数）
#include#include #include #include //wait的 #include //wait的 #include #include #include int main(){ pid_t pid; int data = 10; while(1){ printf("please input a data\n"); scanf("%d",&data); if(data == 1){ int fdSrc; pid = fork(); if(pid > 0){ wait(NULL); } if(pid == 0){ char *readBuf=NULL; fdSrc = open("config.txt",O_RDWR); int size = lseek(fdSrc,0,SEEK_END); lseek(fdSrc,0,SEEK_SET); readBuf=(char *)malloc(sizeof(char)*size + 8); int n_read = read(fdSrc, readBuf, size); char *p = strstr(readBuf,"LENG="); if(p==NULL){ printf("not found\n"); exit(-1); } p = p+strlen("LENG="); *p = '5'; lseek(fdSrc,0,SEEK_SET); int n_write = write(fdSrc,readBuf,strlen(readBuf)); close(fdSrc); exit(0); } } else{ printf("wait ,do nothing\n"); } } return 0; } - 1
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- PRO/demo26.c（子进程用exec调用另一程序来修改配置文件中的参数）
#include#include #include #include //wait的 #include //wait的 #include #include #include int main(){ pid_t pid; int data = 10; while(1){ printf("please input a data\n"); scanf("%d",&data); if(data == 1){ int fdSrc; pid = fork(); if(pid > 0){ wait(NULL); } if(pid == 0){ execl("./changeData","changeData","config.txt",NULL); } } else{ printf("wait ,do nothing\n"); } } return 0; } - 1
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12. system函数（424.12）
- 精彩博文：linux system 函数详解
- https://www.cnblogs.com/leijiangtao/p/4051387.html
- system()函数的返回值如下：
- 成功，则返回进程的状态值；
- 当sh不能执行时，返回127；
- 失败返回-1；
- PRO/demo27.c
#include#include #include #include //wait的 #include //wait的 #include #include #include int main(){ pid_t pid; int data = 10; while(1){ printf("please input a data\n"); scanf("%d",&data); if(data == 1){ int fdSrc; pid = fork(); if(pid > 0){ wait(NULL); } if(pid == 0){ //execl("./changeData","changeData","config.txt",NULL); system("./changeData config.txt");//相当于在终端执行shell命令“sh -c ./changeData config.txt” } } else{ printf("wait ,do nothing\n"); } } return 0; } - 1
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13. popen函数（425.13）
- linux下popen的使用心得
- https://blog.csdn.net/libinbin_1014/article/details/51490568
- 比system在应用中的好处：
- 可以获取运行的输出结果
- PRO/demo28.c（system（exec）运行成功不返回）
#include#include #include //函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...); int main(void){ char ret[1024] = {0}; system("ps"); printf("ret=%s\n",ret); //popen("ps","w"); return 0; } - 1
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- PRO/demo29.c（popen返回运行结果）
#include#include #include //函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...); //FILE *popen(const char *command, const char *type); //size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream) //int pclose(FILE *stream); int main(void){ char ret[1024] = {0}; FILE *fp; fp = popen("ps","r"); int nread = fread(ret,1,1024,fp); printf("read ret %d byte, ret=%s\n",nread,ret); return 0; } - 1
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14. 进程总结（426.14）（重点：1 2 3 4 5 12 13节课程）
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/Jaci133/article/details/133843993
