目录
进程创建
fork函数初识
fork函数返回值
写时拷贝
fork常规用法
fork调用失败的原因
进程终止
进程退出场景
进程常见退出方法
_exit函数
exit函数
return退出
进程等待
进程等待必要性
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
在linux中fork函数时非常重要的函数,它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程,而原进程为父进程。
#include
pid_t fork(void);
返回值:子进程中返回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:
分配新的内存块和内核数据结构给子进程
将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
添加子进程到系统进程列表当中
fork返回,开始调度器调度
当一个进程调用fork之后,就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。但每个进程都将可以开始它们自己的旅程。
fork之前父进程独立执行,fork之后,父子两个执行流分别执行。注意,fork之后,谁先执行完全由调度器决定。
子进程返回0,父进程返回的是子进程的pid。
通常,父子代码共享,父子不写入时,数据也是共享的,当任意一方试图写入,便以写时拷贝的方式各自一份副本。
一个父进程希望复制自己,使父子进程同时执行不同的代码段。例如,父进程等待客户端请求,生成子进程来处理请求。
一个进程要执行一个不同的程序。例如子进程从fork返回后,调用exec函数。
系统中有太多的进程
实际用户的进程数超过了限制‘
代码运行完毕,结果正确
代码运行完毕,结果不正确
代码异常终止
正常终止(可以通过 echo $? 查看进程退出码):
1. 从main返回
2. 调用exit
3. _exit
异常退出:
ctrl + c,信号终止
#include
void _exit(int status);
参数:status 定义了进程的终止状态,父进程通过wait来获取该值
虽然status是int,但是仅有低8位可以被父进程所用。所以_exit(-1)时,在终端执行$?发现返回值
是255
#include
void exit(int status);
exit最后也会调用exit, 但在调用exit之前,还做了其他工作:
1. 执行用户通过 atexit或on_exit定义的清理函数。
2. 关闭所有打开的流,所有的缓存数据均被写入
3. 调用_exit
int main()
{
printf("hello");
exit(0);
}
运行结果:
[root@localhost linux]# ./a.out
hello[root@localhost linux]#
int main()
{
printf("hello");
_exit(0);
}
运行结果:
[root@localhost linux]# ./a.out
[root@localhost linux]#
return是一种更常见的退出进程方法。执行return n等同于执行exit(n),因为调用main的运行时函数会将main的返回值当做 exit的参数。
子进程退出,父进程如果不管不顾,就可能造成‘僵尸进程’的问题,进而造成内存泄漏。另外,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。
最后,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。
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
#include
#include
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,不关心则可以设置成为NULL
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
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。
status不能简单的当作整形来看待,可以当作位图来看待,具体细节如下图(只研究status低16比特位):
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
#include
`
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[]);int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
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。
事实上,只有execve是真正的系统调用,其它五个函数最终都调用 execve