Linux程序设计入门系统进程的详细介绍
1、进程的概念
Linux操作系统是面向多用户的.在同一时间可以有许多用户向操作系统发出各种命令.那么操作系统是怎么实现多用户的环境呢? 在现代的操作系统里面,都有程序和进程的概念.那么什么是程序,什么是进程呢? 通俗的讲程序是一个包含可以执行代码的文件,是一个静态的文件.而进程是一个开始执行但是还没有结束的程序的实例.就是可执行文件的具体实现. 一个程序可能有许多进程,而每一个进程又可以有许多子进程.依次循环下去,而产生子孙进程. 当程序被系统调用到内存以后,系统会给程序分配一定的资源(内存,设备等等)然后进行一系列的复杂操作,使程序变成进程以供系统调用.在系统里面只
有进程没有程序,为了区分各个不同的进程,系统给每一个进程分配了一个ID(就象我们的身份证)以便识别. 为了充分的利用资源,系统还对进程区分了不同的状态.将进程分为新建,运行,阻塞,就绪和完成五个状态. 新建表示进程正在被创建,运行是进程正在运行,阻塞是进程正在等待某一个事件发生,就绪是表示系统正在等待CPU来执行命令,而完成表示进程已经结束了系统正在回收资源. 关于进程五个状态的详细解说我们可以看《操作系统》上面有详细的解说。
2、进程的标志
上面我们知道了进程都有一个ID,那么我们怎么得到进程的ID呢?系统调用getpid可以得到进程的ID,而getppid可以得到父进程(创建调用该函数进程的进程)的ID.
#include ＜unistd.h＞
pid_t getpid(void); 进程的Id
pid_t getppid(void); 父进程id |
进程是为程序服务的,而程序是为了用户服务的.系统为了找到进程的用户名,还为进程和用户建立联系.这个用户称为进程的所有者.相应的每一个用户也有一个用户ID.通过系统调用getuid可以得到进程的所有者的ID.由于进程要用到一些资源,而Linux对系统资源是进行保护的,为了获取一定资源进程还有一个有效用户ID.这个ID和系统的资源使用有关,涉及到进程的权限. 通过系统调用geteuid我们可以得到进程的有效用户ID. 和用户ID相对应进程还有一个组ID和有效组ID系统调用getgid和getegid可以分别得到组ID和有效组ID。
#include ＜unistd＞
#include ＜sys/types.h＞
uid_t getuid(void); 所有者id
uid_t geteuid(void); 有效用户id
gid_t getgid(void); 组id
git_t getegid(void); 有效组id |
有时候我们还会对用户的其他信息感兴趣(登录名等等),这个时候我们可以调用
getpwuid来得到。
struct passwd {
char *pw_name; /* 登录名称 */
char *pw_passwd; /* 登录口令 */
uid_t pw_uid; /* 用户ID */
gid_t pw_gid; /* 用户组ID */
char *pw_gecos; /* 用户的真名 */
char *pw_dir; /* 用户的目录 */
char *pw_shell; /* 用户的SHELL */
};
#include ＜pwd.h＞
#include ＜sys/types.h＞
struct passwd *getpwuid(uid_t uid); |
下面我们学习一个实例来实践一下上面我们所学习的几个函数:
#include ＜unistd.h＞
#include ＜pwd.h＞
#include ＜sys/types.h＞
#include ＜stdio.h＞
int main(int argc,char **argv)
{
pid_t my_pid,parent_pid;
uid_t my_uid,my_euid;
gid_t my_gid,my_egid;
struct passwd *my_info;
my_pid=getpid();
parent_pid=getppid();
my_uid=getuid();
my_euid=geteuid();
my_gid=getgid();
my_egid=getegid();
my_info=getpwuid(my_uid);
printf("Process ID:%ld ",my_pid);
printf("Parent ID:%ld ",parent_pid);
printf("User ID:%ld ",my_uid);
printf("Effective User ID:%ld ",my_euid);
printf("Group ID:%ld ",my_gid);
printf("Effective Group ID:%ld ",my_egid):
if(my_info)
{
printf("My Login Name:%s " ,my_info-＞pw_name);
printf("My Password :%s " ,my_info-＞pw_passwd);
printf("My User ID :%ld ",my_info-＞pw_uid);
printf("My Group ID :%ld ",my_info-＞pw_gid);
printf("My Real Name:%s " ,my_info-＞pw_gecos);
printf("My Home Dir :%s ", my_info-＞pw_dir);
printf("My Work Shell:%s ", my_info-＞pw_shell);
}
} |
3、进程的创建
创建一个进程的系统调用很简单.我们只要调用fork函数就可以了.
#include ＜unistd.h＞
pid_t fork(); |
#include ＜sys/types.h＞
#include ＜sys/wait.h＞
pid_t wait(int *stat_loc);
pid_t waitpid(pid_t pid,int *stat_loc,int options); |
WIFEXITED:判断子进程退出值是非0
WEXITSTATUS:判断子进程的退出值(当子进程退出时非0).
WIFSIGNALED:子进程由于有没有获得的信号而退出.
WTERMSIG:子进程没有获得的信号(在WIFSIGNALED为真时才有意义).
waitpid等待指定的子进程直到子进程返回.如果pid为正值则等待指定的进程(pid).如果为0则等待任何一个组ID和调用者的组ID相同的进程.为-1时等同于wait调用.小于-1时等待任何一个组ID等于pid绝对值的进程. stat_loc和wait的意义一样. options可以决定父进程的状态.可以取两个值 WNOHANG:父进程立即返回当没有子进程存在时. WUNTACHED:当子进程结束时waitpid返回,但是子进程的退出状态不可得到.父进程创建子进程后,子进程一般要执行不同的程序.为了调用系统程序,我们可以使用系
统调用exec族调用.exec族调用有着5个函数.
#include ＜unistd.h＞
int execl(const char *path,const char *arg,...);
int execlp(const char *file,const char *arg,...);
int execle(const char *path,const char *arg,...);
int execv(const char *path,char *const argv[]);
int execvp(const char *file,char *const argv[]): |
exec族调用可以执行给定程序.关于exec族调用的详细解说可以参考系统手册(man exec
下面我们来学习一个实例.注意编译的时候要加 -lm以便连接数学函数库.
#include ＜unistd.h＞
#include ＜sys/types.h＞
#include ＜sys/wait.h＞
#include ＜stdio.h＞
#include ＜errno.h＞
#include ＜math.h＞
void main(void)
{
pid_t child;
int status;
printf("This will demostrate how to get child status ");
if((child=fork())==-1)
{
printf("Fork Error :%s ",strerror(errno));
exit(1);
}
else if(child==0)
{
int i;
printf("I am the child:%ld ",getpid());
for(i=0;i＜1000000;i++) sin(i);
i=5;
printf("I exit with %d ",i);
exit(i);
}
while(((child=wait(&status))==-1)&(errno==EINTR));
if(child==-1)
printf("Wait Error:%s ",strerror(errno));
else if(!status)
printf("Child %ld terminated normally return status is zero ",
child);
else if(WIFEXITED(status))
printf("Child %ld terminated normally return status is %d ",
child,WEXITSTATUS(status));
else if(WIFSIGNALED(status))
printf("Child %ld terminated due to signal %d znot caught ",
child,WTERMSIG(status));
} |
strerror函数会返回一个指定的错误号的错误信息的字符串。
4、守护进程的创建
如果你在DOS时代编写过程序,那么你也许知道在DOS下为了编写一个常驻内存的程序我们要编写多少代码了.相反如果在Linux下编写一个"常驻内存"的程序却是很容易的。我们只要几行代码就可以做到. 实际上由于Linux是多任务操作系统,我们就是不编写代码也可以把一个程序放到后台去执行的.我们只要在命令后面加上&符号SHELL就会把我们的程序放到后台去运行的. 这里我们"开发"一个后台检查邮件的程序.这个程序每个一个指定的时间回去检查我们的邮箱,如果发现我们有邮件了,会不断的报警(通过机箱上的小喇叭来发出声音). 后面有这个函数的加强版本加强版本后台进程的创建思想: 首先父进程创建一个子进程.然后子进程杀死父进程(是不是很无情?). 信号处理所有的工作由子进程来处理.
#include ＜unistd.h＞
#include ＜sys/types.h＞
#include ＜sys/stat.h＞
#include ＜stdio.h＞
#include ＜errno.h＞
#include ＜fcntl.h＞
#include ＜signal.h＞
/* Linux 的默任个人的邮箱地址是 /var/spool/mail/用户的登录名 */
#define MAIL "/var/spool/mail/hoyt"
/* 睡眠10秒钟 */
#define SLEEP_TIME 10
main(void)
{
pid_t child;
if((child=fork())==-1)
{
printf("Fork Error:%s ",strerror(errno));
exit(1);
}
else if(child＞0)
while(1);
if(kill(getppid(),SIGTERM)==-1)
{
printf("Kill Parent Error:%s ",strerror(errno));
exit(1);
}
{
int mailfd;
while(1)
{
if((mailfd=open(MAIL,O_RDONLY))!=-1)
{
fprintf(stderr,"%s","07");
close(mailfd);
}
sleep(SLEEP_TIME);
}
}
} |
你可以在默认的路径下创建你的邮箱文件,然后测试一下这个程序.当然这个程序还有很多地方要改善的.我们后面会对这个小程序改善的,再看我的改善之前你可以尝试自己改善一下.比如让用户指定邮相的路径和睡眠时间等等.相信自己可以做到的.动手吧,勇敢的探险者.
好了进程一节的内容我们就先学到这里了.进程是一个非常重要的概念,许多的程序都会用子进程.创建一个子进程是每一个程序员的基本要求!