Linux学习记录--进程控制相关系统调用

浏览数：21 / 时间：2015年06月20日

系统调用：进程控制


fork系统调用


函数作用：创建一个子进程

形式：pid_tfork(void);

pid_t vfork(void);

说明：使用vfork创子进程时，不会进程父进程的上下文

返回值：[返回值=-1]子进程创建失败

                [返回值=0]子进程创建成功

               [返回值>0]对父进程返回子进程PID


举例：

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
int main() {
	pid_t id = fork();
	if (id < 0) {
		perror("子进程创建失败！");
	} else {
		if (id == 0) {
			printf("子进程工作:PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		}else
		{
			printf("父进程工作:PID=%d,PPID=%d，子进程PID=%d\n", getpid(), getppid(),id);
			sleep(5)
		}
	}
}


控制台输出

父进程工作:PID=3173,PPID=2432，子进程PID=3176

子进程工作:PID=3176,PPID=3173


exit系统调用


函数作用：终止发出调用的进程

形式：voidexit(int status);

说明

1.      exit返回信息可由wait系统函数获得

2.      如果父进程先退出子进程的关系被转到init进程下

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
	pid_t id = fork();
	if (id < 0) {
		perror("子进程创建失败！");
	} else {
		if (id == 0) {
			printf("子进程工作:PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
			sleep(20);
			printf("此时子进程:PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		}else
		{
			printf("父进程工作:PID=%d,PPID=%d，子进程PID=%d\n", getpid(), getppid(),id);
			sleep(5);
			exit(3);
		}
	}
	return 0;
}


控制台输出

父进程工作:PID=3068,PPID=2432，子进程PID=3071

子进程工作:PID=3071,PPID=3068

此时子进程:PID=3071,PPID=1


wait系统调用


函数作用：父进程与子进程同步，父进程调用后。进入睡眠状态，直到子进程结束或者父进程在被其他进程终止，

形式：pid_twait(int *status)

pid_t waitpid(pid_t pid ,int *status,int option)

参数：statusè exit是设置的代码

pid è进程号

option: WNOHANG|WUNTRACED


WNOHANG:,即使没有子进程退出,它也会立即返回,不会像wait那样永远等下去.
WUNTRACED:子进程进入暂停则马上返回,但结束状态不予以理会.

返回值：如果成功等待子进程结束，则返回子进程PID。后者为-1


用来检查子进程返回状态的宏

WIFEXITED这个宏用来指出子进程是否为正常退出的,如果是,它会返回一个非零值.

WEXITSTATUS当WIFEXITED返回非零值时,我们可以用这个宏来提取子进程的返回值


wait函数使用

#include <sys/types.h>
#include <sys/uio.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
	pid_t cid;
	cid = fork();
	if (cid < 0) {
		perror("子进程创建失败！");
	} else {
		if (cid == 0) {
			printf("子进程工作\n");
			printf("子进程PID=%d,PPID=%d\n", getpid(),getppid());
			//sleep(20); //1

		} else {
			//wait(NULL);//2
			//sleep(20);//3
			printf("父进程工作\n");
			printf("父进程PID=%d,PPID=%d\n", getpid(),getppid());
		}
	}
	return 0;
}


针对上述代码作以下分析：

1.       当子进程退出时，如果父进程没有wait进行回收资源，子进程就会一直变为僵尸进程（Z）直到父进程退出

作法：

打开3处注释后执行程序，查看进程状态，如下

[root@localhostDebug]# ps -C Process -o pid,ppid,stat,cmd

PID PPID STAT CMD

12233 11563S   /root/workspace/Process/Debug/Process

12238 12233Z    [Process] <defunct>

=>可以看到子进程此时的状态时Z（僵尸进程）


控制台输出如下

子进程工作

子进程PID=12238,PPID=12233

（20S后…..）

父进程工作

父进程PID=12233,PPID=11563


2.       使用wait进行进程同步，父进程直到子进程退出，wait才会结束等待

作法：

打开1，2处注释后执行程序，查看进程状态，如下

[root@ Debug8$] ps -C Process -o pid,ppid,stat,cmd

PID PPID STAT CMD

3425 2432 S   /root/workspace/Process/Debug/Process

3430 3425 S   /root/workspace/Process/Debug/Process

=>父进程与子进程都处于sleep状态


控制台输出如下

子进程工作

子进程PID=3430,PPID=3425

（20S后…..）

父进程工作

父进程PID=3425,PPID=2432


3. 使用wait进行进程同步，子进程退出后，父进程结束wait等待，同时清空子进程信息，此时子进程不再是僵尸进程

作法：

打开2，3处注释后执行程序，查看进程状态，如下


[root@localhostDebug]# ps -C Process -o pid,ppid,stat,cmd

 PID PPID STAT CMD

1250611563 S   /root/workspace/Process/Debug/Process

=>可以看到此时只有父进程信息


控制台输出如下

子进程工作

子进程PID=12511,PPID=12506

（20S后…..）

父进程工作

父进程PID=12506,PPID=11563


WEXITSTATUS与WIFEXITED宏的使用

#include <sys/types.h>
#include <sys/uio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
	pid_t cid;
	int pr, status;
	cid = fork();
	if (cid < 0) {
		perror("子进程创建失败！");
	} else {
		if (cid == 0) {
			printf("子进程工作PID=%d,父进程PID=%d\n", getpid(),getppid());
			sleep(20);
			exit(3);
		} else {
			pr = wait(&status);
			if (WIFEXITED(status)) {
				printf("父进程工作PID=%d\n", getpid());
				printf("WAIT返回值=%d\n", pr);
				printf("子进程正常退出PID=%d\n", getpid());
				printf("WIFEXITED(status)=%d\n", WIFEXITED(status));
				printf("WEXITSTATUS(status)=%d\n", WEXITSTATUS(status));
			} else {
				printf("子进程异常退出PID=%d,信号=%d\n", getpid(), status);
				printf("WAIT返回值=%d\n", pr);
			}
		}
	}
	return 0;
}

基于上面代码做出分析：


1.       子进程正常退出

控制台输出信息如下：

子进程工作PID=12070,父进程PID=12069

（20S后…..）

父进程工作PID=12069

WAIT返回值=12070

子进程正常退出PID=12069

WIFEXITED(status)=1

WEXITSTATUS(status)=3


2.       子进程异常退出

作法：

运行程序，在子进程SLEEP期间，杀死子进程

[root@localhost Debug]# kill -9 11990


控制台台输出如下

子进程工作PID=11990,父进程PID=11985

（kill -9 PID 杀死子进程）

子进程异常退出PID=11985,信号=9


可以看出子进程正常退出时，status返回值是exit的退出值，子进程异常退出时status返回值信号值


waitpid函数使用


waitpid的参数说明


参数pid的值有以下几种类型:
pid>0时,只等待进程ID等于pid的子进程,不管其它已经有多少子进程运行结束退出了,只要指定的子进程还没有结束,waitpid就会一直等下去.
pid=-1时,等待任何一个子进程退出,没有任何限制,此时waitpid和wait的作用一模一样.
pid=0时,等待同一个进程组中的任何子进程,如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid不会对它做任何理睬.
pid<-1时,等待一个指定进程组中的任何子进程,这个进程组的ID等于pid的绝对值.


参数options的值有以下几种类型:
如果使用了WNOHANG参数,即使没有子进程退出,它也会立即返回,不会像wait那样永远等下去.
如果使用了WUNTRACED参数,则子进程进入暂停则马上返回,但结束状态不予以理会.
如果我们不想使用它们,也可以把options设为0,如:ret=waitpid(-1,NULL,0);


WNOHANG使用

#include <sys/types.h>
#include <sys/uio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
	pid_t cid;
	int pr, status;
	cid = fork();
	if (cid < 0) {
		perror("子进程创建失败！");
	} else {
		if (cid == 0) {
			printf("子进程工作PID=%d\n", getpid());
			sleep(5);
			exit(3);
		} else {

			do{
				pr = waitpid(0,&status, WNOHANG);
				if(pr==0)
				{
				 printf("没有子进程退出,继续执行..\n");
				 sleep(1);
				}

			}while(pr==0);
			printf("子进程正常退出PID=%d\n", pr);

		}
	}
	return 0;
}

控制台输出：


没有子进程退出,继续执行..

子进程工作PID=3632

没有子进程退出,继续执行..

没有子进程退出,继续执行..

没有子进程退出,继续执行..

没有子进程退出,继续执行..

子进程正常退出PID=3632


针对某一进程进行等待

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
	pid_t cid;
	int pr, status;
	cid = fork();
	if (cid < 0) {
		perror("子进程创建失败！");
	} else {
		if (cid == 0) {
			printf("子进程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
			sleep(20);
			exit(3);
		} else {
			pr = waitpid(cid, &status, 0);
			printf("父进程正常退出PID=%d\n", pr);
		}
	}
	return 0;
}


控制台输出

子进程工作PID=4257,PPID=4252

父进程正常退出PID=4257


WUNTRACED 使用

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
	pid_t cid;
	int pr, status;
	cid = fork();
	if (cid < 0) {
		perror("子进程创建失败！");
	} else {
		if (cid == 0) {
			printf("子进程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
			sleep(30);
			exit(3);
		} else {
			pr = waitpid(cid, &status, WUNTRACED);
			printf("父进程正常退出PID=%d,status=%d\n", pr,status);
		}
	}
	return 0;
}


作法：在子进程SLEEP时，通过SHELL命令停止子进程

[root@ ~ 6$] kill -STOP PID


控制台输出

子进程工作PID=4110,PPID=4108

(SLEEP期间，停止子进程)

父进程正常退出PID=4110,status=4991

在查看进程状态，发现此时父进程子进程都已经退出

[root@ Debug 13$] ps -C Process -opid,ppid,stat,cmd

PID  PPID STAT CMD


exec系统调用


函数作用：以新进程代替原有进程，但PID保持不变

形式:

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 *constargv[]);

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

int execve(const char *path, char *constargv[], char *const envp[]);


举例：

exec1.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
  printf("这是第一个进程PID=%d\n",getpid());
  execv("e2",NULL);
  return 0;
}



exec2.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
  printf("这是第二个进程PID=%d\n",getpid());
  return 0;  }

运行结果：

[root@ Process 9$] gcc -o e1 exec1.c

[root@ Process 10$] gcc -o e2 exec2.c

[root@ Process 11$] ./e1

这是第一个进程PID=3051

这是第二个进程PID=3051




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