Linux应用编程学习记录（五）

        现在来学习一下关于进程的一些操作。

1.  使用fork()函数创建进程

A）函数一定是在程序中被调用的，而调用fork函数的程序在运行中是一个进程。在这个进程中，执行fork的效果，是把自己完完全全复制一遍。这个新的进程是原来进程的子进程，他俩构成了父子进程的关系。并且是同时执行的，具体谁先谁后要由调度算法来决定。

B）子进程是由父进程将自己复制一份而产生的，因此不仅程序逻辑与父进程一致（因为代码完全一致），就连运行状态都与父进程一致。子进程被创建出来后，会以为自己就是父进程，而继续执行fork后面的代码。这就麻烦了，我们其实是希望程序能够识别出自己是不是子进程的。换句话说，我们创建出新的进程，不是为了干一件与父进程一模一样的工作，我们需要在fork之后有分支！这就需要用到fork函数的返回值了。

C）关于fork函数的返回

        如果函数执行成功，那么就意味着子进程创建成功。这时候函数不仅会向父进程返回一个值，也会向子进程返回一个值。向父进程返回的是子进程的PID号，向子进程返回的是0。如果执行失败，即子进程创建失败，那么此时只会向父进程返回数值，为一个小于0的错误码。

        对于父进程很好理解，它执行了fork函数，然后检查自己刚刚执行的fork函数的返回值，再对返回值进行判断。对于子进程，它一开始以为自己就是父进程，它也检查“自己刚刚执行的fork函数的返回值”，结果发现是0。（以为自己是爸爸，结果让所有人大吃一惊..... ）

D）说了那么多，贴一段代码最实在了：

#include
#include
#include

int main(int argc, char *argv[])
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid == 0)
        printf("I am child, my PID is %d\n", getpid());
    else if (pid > 0)
        printf("I am parent, my PID is %d\n", getpid());
    else
        printf("create new process failed!\n");
    return 0;
}

在父进程中，会进入pid > 0的分支，而在子进程中，会进入pid == 0的分支。

 

2.  exec族函数

        这是一系列函数，具体包含6个。它们的功能是一致的，只是具体用法不同。

A）该函数的使用背景如下

        当我们用fork函数创建新进程后，只能通过对fork函数的返回值进行判断来搞一些分支操作。在分支中，可以做一些差异化处理。但本质上，子进程与父进程的代码是一模一样的。如果只能这样用多进程，实在是太不灵活了。那么我们能不能在创建了新的进程后，让它去执行另一个程序呢？当然是可以的，这就要使用exec族函数了。它可以将子进程所执行的程序完全替换成新程序。来一张图吧：假设要子进程执行的程序是/bin目录下名为ls的程序。

        注意看，执行exec函数后，子进程的PID和PPID号都没有变，只是执行的代码换掉了。

B）exec族函数的返回值

        exec族函数只有在执行失败的情况下才会有返回值，返回值是-1。如果一切正常，不发生返回。

C）来具体看看exec族的6个函数吧

        注意观察这些函数的名字，会发现它们都是在exec的后面，加上了l、p、e、v这些字母。他们分别代表了不同的含义，为了方便记忆，下面来分析一下。

 

首先，来看看字母 l 和 v 。对于所有的exec族函数，在命名时必须从 l 和 v 中选一个。它俩代表执行函数时参数的传递方式。

什么是参数传递？调用执行某个程序，其实就好像是你在命令行中输入   

./可执行文件  参数1 参数2

        有些程序没有参数，直接执行。有些函数却需要参数，那么这个参数怎么传递给程序呢？这就涉及到参数的传递方式了。exec族函数支持两种参数传递方式：

其一，参数列表形式，即以枚举的形式一个个把参数列出来，注意最后一个参数必须是NULL。

        比如，execl("函数名"，"参数1"，"参数2"...NULL);

其二，参数向量形式，这就有点像main函数的第二个参数char *argv[]，它是由若干字符型指针构成的数组，每个指针其实都指向着一个参数，当然这些参数被当成字符串处理，取走的是字符串的首地址。

上述两种方式，对应到函数名上就是加l或者加v的区别：加l就是列表，加v就是向量。

 

其次，来看看字母 p 。它决定了程序文件的查找方式。如果exec族函数的命名中带p，则你可以只写程序名，不写它所在的目录，系统会自动在PATH环境变量所指定的各个目录下去搜索你指定的程序。如果exec族函数的命名中不带p，则你必须把程序的路径写的清清楚楚。

        当然，使用带有字母p命名的exec族函数，也可以在调用函数时写清楚路径。这么一看的话，带字母p的exec函数岂不是万金油？

 

最后，来看看字母 e 。它决定了新进程的环境变量，如果不带字母e。则新进程继承了environ这个全局变量所指的环境变量。而如果你希望用新的环境变量来替代，那么就使用带字母e的exec族函数。

        这时exec函数的声明中会有char *const envp[]这样一个参数，它是由若干个字符型指针所构成的数组。要想使用它来传递参数，显然你需要先准备好它，并且注意，最后一个环境变量必须是NULL。

 

贴上我的测试代码吧：

首先是父进程：

我使用execl函数，在子进程中装载another.o这个可执行程序。

execl函数的第一个参数是，可执行程序的详细目录及其程序名。我在测试中一开始将/home/book简写成~，发现execl函数不能识别；

execl函数的其他参数是，所谓的参数列表。用枚举的方式一个个列出来，这个列表的第一个参数必须是可执行程序的程序名，最后一个必须是NULL，我的子进程也没有其他参数需求，因此参数列表就是“another.o” "(char *)0"；

execl函数不用特别指定环境变量。于是主进程像上面那样写就行了。

下面是子进程，简单打印一句话，说明执行成功即可：