linux多进程编程(一)
最近因为一个偶然的原因要在linux平台上做一个模拟实验，其中要涉及到多进程的编程，所以特此写一系列的博客来总结一下多进程的编程问题。这一系列文章只适合了解linux，并且在Linux下使用C语言写过程序的人。
首先进程的概念就不多说了，所有大凡上过操作系统课的人一定对那一堆堆的图示永生难忘。
使用进程前，了解一个简单的linux命令“ps”命令，它用来显示当前系统进程：
ps效果：
ps -ef效果：
ps ax效果：
此外还有ps -l,nice,renice命令及参数，具体的使用用man查询就可以了
一.启动一个新进程:
#inlcude<stdlib.h> system(char *);这个函数可以执行一个新的shell命令，只是启动的新进程将会取代当前进程，也即如果system启动成功，则其之后的代码将不会被运行。下面是一个system的例子：
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
void main(){
int result_code;
printf("Running ps with system\n");
result_code = system("ps ax &");
if(result_code == 127){printf("can't start a shell");}
if(result_code == -1){printf("start error");}
else{printf("running success");}
}
运行效果如图所示：
二.exec系列函数
#include<unistd.h>
char **environ;
int execl(const char *path,const char *arg0,...,(char *)0);
int execlp(const char *file,const char *arg0,...,(char *)0);
int execle(const char *path,const char *arg0,...,(char *)0,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[]);
exec系列函数的作用是替换进程的映像，并且其会接受当前进程的所有资源，包括已经打开的文件句柄等等。这一系列函数可以分为两大类，包括以l系列，其接受一个指令路径或者目录，以可变参数，或者一个环境变量参数变，但所有参数均需以空指针结尾；第二个系列是v系列，与l系列类似，只是其将可变参数变以数组的形式传递给函数
一个exec的示例：
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
void main(){
printf("exec series functions test\n");
printf("execve\n");
char *const ps_argv[] = {"ps","ax",0};
char *const ps_envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin","TERM=console",0};
execv("/bin/ps",ps_argv);
printf("Done.\n");
}
运行效果如图:
输入输出重定向：因为exec执行后会保留之前进程的已打开文件句柄，利用这个特性，我们可以写一个小的程序，这种思想是你可以包装一个你根本就不知道源代码，只知道功能的程序。比如下面这个upper.c将文件改为大写输出，useupper.c包装它，并为它提供一个文件名参数
#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
int ch;
while((ch = getchar())!=EOF){
putchar(toupper(ch));
}
exit(0);
}
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
int main(int argc,char *argv[]){
char *filename;
if(argc != 2){
perror("arguments number less than 2\n");
exit(1);
}
filename = argv[1];
if(!freopen(filename,"r",stdin)){
perror("file reopen failed \n");
exit(2);
}
execl("./upper","upper",0);
perror("program failed\n");
exit(3);
}
效果如图：
三.复制进程映像，fork()
接下来这个方法就是大名鼎鼎的fork()函数，相信所有使用过，甚至看过linux系列书籍的人都知道这个函数。它会将当前进程分裂成两个完全一样，但是完全独立的进程。有些书上会说用它来创立了新进程，但是我觉得用分裂来得更贴切，就像生物学中无丝分裂一样，它生成的两个进程除了资源和ID不同外，其他都一样
#include<sys/types.h>#include<unistd.h> pid_t fork(void);错误时返回-1；在父进程中返回子进程ID；子进程中返回0，可以依次来区分当前在哪个进程中.
下面是一个使用fork打印父子进程的示例
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
int main(){
pid_t pid;
char *message;
int n;
printf("fork \n");
pid = fork();
switch(pid){
case -1:perror("fork error");
break;
case 0:message="this is child";
n=8;
break;
default:message="this is parent";
n=3;
break;
}
for(;n>0;n--){
puts(message);
sleep(1);
}
exit(0);
}
效果如图：
分裂后父子进程是彼此相互独立运行的，所以要想让父进程等待子进程，只需使用wait()系统调用：
#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h> pid_t wait(int *stat_val);有关stat_val的详细值建议去百度官网看api文档最好
一个简单的示例如下:
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
int main(){
pid_t pid;
char *message;
int n;
int exit_code;
printf("wait test\n");
pid = fork();
switch(pid){
case -1:perror("fork failed");
exit(1);
case 0:message = "this is child";
n = 8;
exit_code = 37;
break;
default:message = "this is parent";
n= 5;
exit_code = 0;
break;
}
for(;n>0;n--){
puts(message);
sleep(1);
}
if(pid != 0){
int stat_val;
pid_t child_pid;
child_pid = wait(&stat_val);
printf("waiting for child to finish\n");
if(WIFEXITED(stat_val)){
printf("child exit code is %d\n",WEXITSTATUS(stat_val));
}else{
printf("child exit failed\n");
}
}
exit(exit_code);
}
效果如图：
四.僵尸进程
所谓僵尸进程，是指使用fork后，子进程先于父进程结束，但是因为父子进程间依然有关系，那么子进程实际上不会真正意义上终结，如果查看当前进程表，会发现该进程依然存在，且会被标记为<defunct>/<zombies>。人为产生僵尸进程也并不那么轻松，但是在上面那个等待例子中，如果让子进程先于父进程退出，在父进程结束前调用ps -al命令后就会发现有这么一个僵尸进程，实现方法如下:
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
int main(){
pid_t pid;
char *message;
int n;
int exit_code;
printf("wait test\n");
pid = fork();
switch(pid){
case -1:perror("fork failed");
exit(1);
case 0:message = "this is child";
n = 3;
exit_code = 37;
break;
default:message = "this is parent";
n= 12;
exit_code = 0;
break;
}
for(;n>0;n--){
puts(message);
if(n == 1 ){printf("child finished\n");system("ps -al");}
sleep(1);
}
if(pid != 0){
int stat_val;
pid_t child_pid;
child_pid = wait(&stat_val);
printf("waiting for child to finish\n");
if(WIFEXITED(stat_val)){
printf("child exit code is %d\n",WEXITSTATUS(stat_val));
}else{
printf("child exit failed\n");
}
}
exit(exit_code);
}
效果如图:
