《APUE》笔记-第八章-进程控制

1.重点

fork、vfork、wait、waitpid、exec、exit，此外还介绍了：孤儿进程、僵尸进程、设置进程相关ID、system函数、进程会计、用户标识、进程调度、进程时间

2.进程标识

进程ID：非负、唯一、可复用

0--对换进程--内核进程；1--init进程-用户进程；2--页守护进程--内核进程。

#include

pid_t getpid(void);//进程ID

pid_t getppid(void);//父进程ID

uid_t getuid(void);//用户ID

uid_t geteuid(void);//有效用户ID

gid_t getgid(void);//组ID

gid_t getegid(void);//有效组ID

练习程序如下：

#include 
#include 

int main()
{
        printf("pid = %d\n", getpid());
        printf("ppid = %d\n", getppid());
        printf("uid = %d\n", getuid());
        printf("euid = %d\n", geteuid());
        printf("gid = %d\n", getgid());
        printf("egid = %d\n", getegid());

        exit(0);
}

结果：

3.fork

#include

pid_t fork(void);

理解：调用一次，返回两次；子进程和父进程继续执行fork调用之后的命令；正文段由父子进程共享，数据段、堆段、栈段采用完全副本或者写时复制技术；父、子进程共享文件表项，所以就共享文件状态标志和文件偏移量。

fork的一个特性是父进程的所有打开文件描述符都被复制到子进程中，对每个文件描述符来说，就好像执行了dup操作。父进程和子进程每个相同的打开描述符共享一个文件表项。如下图所示：

程序练习：

#include 
#include 

int g_val = 80;

int main()
{
        int tmp = 5;
        printf("before fork()\n");
        pid_t pid;
        if ((pid = fork()) < 0)
        {
                perror("fork() error");
                exit(-1);
        }
        if (pid == 0)//子进程
        {
                g_val++;
                tmp++;
        }
        else
        {
                sleep(2);
        }
        printf("pid = %d, ppid = %d, g_val = %d, tmp = %d\n", getpid(), getppid(), g_val, tmp);
        exit(0);
}

结果：

分析：输出到屏幕是行缓冲，所以第一个printf语句遇到换行符就输出；输出到文件是全缓冲，所以子进程也会复制父进程的缓冲区，所以会输出两次printf；子进程对变量的改变不影响到父进程，因为子进程是在自己的地址空间中执行的；fork之后父、子进程谁先执行是不确定，取决于系统的调度算法

4.vfork

pid_t vfork(void);

理解：

子进程在父进程的地址空间中运行；vfork保证子进程先运行，在它调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行

程序练习：

#include 
#include 

int g_val = 80;

int main()
{
        int tmp = 5;
        printf("before fork()\n");
        pid_t pid;
        if ((pid = vfork()) < 0)
        {
                perror("fork() error");
                exit(-1);
        }
        if (pid == 0)//子进程
        {
                g_val++;
                tmp++;
                _exit(0);
        }
        printf("pid = %d, ppid = %d, g_val = %d, tmp = %d\n", getpid(), getppid(), g_val, tmp);
        exit(0);
}

结果：

分析：由于调用vfork后，子进程在父进程的地址空间中运行，所以改变了变量。

5.孤儿进程、 僵尸进程

孤儿进程：父进程已经终止的进程。孤儿进程的父进程变为init进程，init进程是所有孤儿进程的父进程。

僵尸进程：子进程已终止，但父进程未获取终止子进程的终止状态，那么这些子进程就会变为僵尸进程，他们还占用着系统的资源。

清理僵尸进程的方法：调用kill杀死僵尸进程的父进程，则这些僵尸进程变为孤儿进程，进而他们的父进程变为init进程，init进程在调用wait获取这些孤儿进程的终止状态，则这些原来是僵尸进程，现在变为孤儿进程的进程就可以彻底被清理了。

具体见：孤儿进程与僵尸进程的总结（未细看，要回看）

6.wait、 waitpid

#include

pid_t wait(int *statloc);

pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options);

理解：

1.所有子进程都在运行，则阻塞

2.一个子进程终止，父进程取得终止状态，立刻返回

3.无子进程，出错

wait和waitpid区别：

1.waitpid可以等待一个特定的进程，pid=-1:任一子进程；pid=0:组ID等于调用进程ID的任一子进程；pid>0或pid<-1，等待该|pid|子进程

2.wait会一直阻塞，直到有一个子进程终止；而waitpid可以不阻塞，第三个参数options=WNOHANG,则非阻塞，options=0,则阻塞；

3.waitpid支持作业控制（？不懂）

练习程序：

#include 
#include 

void pr_exit(int status);//确定子进程终止状态类型

int main()
{
        pid_t pid;
        int status;
        if ((pid = fork()) < 0)
        {
                perror("fork() error");
                exit(-1);
        }
        if (pid == 0)
        {
                printf("I am child process, pid = %d\n", getpid());
                exit(0);
        }
        else
                sleep(1);//父进程睡眠1秒，确保子进程退出。可以不要这句，因为，下面的wait本来就会阻塞父进程直到子进程终止
        wait(&status);
        printf("I am parent process, pid = %d\n", getpid());
        pr_exit(status);

        if ((pid = fork()) < 0)
        {
                perror("fork() error");
                exit(-1);
        }
        if (pid == 0)
        {
                printf("I am child process, pid = %d\n", getpid());
                sleep(3);//睡眠3秒，测试父进程是否会阻塞
                abort();
        }
        //waitpid(pid, &status, 0);//0会阻塞
        waitpid(pid, &status, WNOHANG);//WNOHANG设置为非阻塞
        printf("I am parent process, pid = %d\n", getpid());//非阻塞情况下，子进程在sleep(3)，而父进程会继续向下执行
        sleep(6);//确保子进程退出
        pr_exit(status);

        exit(0);
}

void pr_exit(int status)
{
        if (WIFEXITED(status))
                printf("normal exit, exit status = %d\n", WEXITSTATUS(status));
        if (WIFSIGNALED(status))
                printf("abnormal exit, signal number = %d\n", WTERMSIG(status));
        if (WIFSTOPPED(status))
                printf("child stoped, signal number = %d\n", WSTOPSIG(status));
}

结果：

分析：第二个子进程调用了abort()，应该是产生SIGABRT信号，应该是异常退出，所以WIFSIGNALED（）应该为真，可结果却不是这样，这点和书上不同（为什么？）

7.exec

#include
int execl(const char *pathname, const char *arg0, ... /* (char *)0 */ );
int execv(const char *pathname, char *const argv[]);
int execle(const char *pathname, const char *arg0, ... /* (char *)0, char *const envp[] */ );
int execve(const char *pathname, char *const argv[], char *const envp[]);
int execlp(const char *filename, const char *arg0, ... /* (char *)0 */ );
int execvp(const char *filename, char *const argv[]);
int fexecve(int fd, char *const argv[], char *const envp[]);
All seven return: −1 on error, no return on success

理解：

记忆方法：p:用文件名，f:用文件描述符,否则用路径名；l：用命令行参数列表，v：用命令行参数数组；e:用环境变量数组，否则用默认的environ；

重点：用p时，会在环境变量的路径名（PATH）里面找文件名，所以要确保路径名里面能找到要调用的程序文件名

execve是系统调用，剩下6个是库函数，最终都要调用execve

程序练习：

要调用的程序，回显命令行参数和环境变量：

#include 
#include 

int main(int argc, char *argv[])
{
        extern char **environ;
        char **penv;
        penv = environ;
        int i;
        for (i = 0; i < argc; i++)
                printf("argv[%d]=%s\n", i, argv[i]);//回显命令行参数
        while (*penv != NULL)
        {
                printf("%s\n", *penv);//回显环境变量
                penv++;
        }
        exit(0);
}

exec程序：

#include 
#include 
#include 

int main()
{
        char *env[] = {"name=zxin", "home=509", "path=/usr"};
        pid_t pid;
        if ((pid = fork()) < 0)
        {
                printf("fork() error\n");
                exit(-1);
        }
        if (pid == 0)
        {
                if (execle("/home/zxin/ch8/echo", "arg1", "arg2", (char *)0, env) == -1)//执行新程序
                {
                        printf("execle() error\n");
                        exit(-1);
                }
        }
        if (waitpid(pid, NULL, 0) < 0)
        {
                printf("waitpid() error\n");
                exit(-1);
        }

        if ((pid = fork()) < 0)
        {
                printf("fork() error\n");
                exit(-1);
        }
        if (pid == 0)
        {
                if (execlp("echo", "echo", "arg2", "arg3", (char *)0) == -1)//执行新程序
                {
                        printf("execle() error\n");
                        exit(-1);
                }
        }
        if (waitpid(pid, NULL, 0) < 0)
        {
                printf("waitpid() error\n");
                exit(-1);
        }

        exit(0);
}

结果如下：

中间省略....行，结果最后：

分析：

调用execlp时一定要设置好PATH环境变量，过程如下：

因为调用的程序echo的位置为：/home/zxin/ch8/echo，所以要设置的环境变量PATH（也就是搜索路径）为：/home/zxin/ch8，以让程序能找到该文件。

设置过程如下：

1.查看环境变量PATH：echo $PATH，假如有上述路径，则不用设置，否则：

2.vim /etc/profile，再最后加上  export PATH="/home/zxin/ch8:$PATH"，保存退出。

3.激活。source /etc/profile ，不报错则成功。

8.system

int system(const char *cmdstring);

system的实现中调用了fork、exec、waitpid

一种实现方法如下：

#include 
#include 
#include 

int system(const char *s)
{
        int status;
        pid_t pid;
        if (s == NULL)
                return (1);
        if ((pid = fork()) < 0)
                status = -1;
        else if (pid == 0)
        {
                execl("/bin/sh", "sh", "-c", s, (char *)0);//"-c"代表以后面的第一个参数为shell的输入的第一个参数
                _exit(127);
        }
        else
        {
                while (waitpid(pid, &status, 0) < 0)
                {
                        if (errno != EINTR)
                        {
                                status = -1;
                                break;
                        }
                }
        }
        return (status);
}

int main()
{
        if (system("date") < 0)
        {
                printf("system() error\n");
                exit(-1);
        }
        if (system("who") < 0)
        {
                printf("system() error\n");
                exit(-1);
        }
        exit(0);
}

结果：

9.更改进程的用户ID和组ID

#include
int setuid(uid_t uid);
int setgid(gid_t gid);
Both return: 0 if OK, −1 on error

root账号：3个ID全变为uid(或gid)；一般账号：只改变有效用户ID为uid，同理gid.

#include
int seteuid(uid_t uid);
int setegid(gid_t gid);
Both return: 0 if OK, −1 on error

只更改有效用户ID和有效组ID

程序不想写了。。。（放假了，周末了，还在码代码！！！）

10.解释器文件、 进程会计、 进程标识、 进程时间

不是重点，自己看书了解概念就行了（写了一天代码，找了那么久的bug，又到周末了，实在不想写了。。。but明天还是要继续！！！）