Linux多进程编程二——进程创建与死亡
一、进程的创建与相关函数
1.进程创建
系统允许一个进程创建新的进程，新进程为原进程的子进程，子进程还可以创建新的子进程，形成进程树结构模型，其相关函数为pid_t fork(void);具体使用方式如下：
/* #include#include */ #includepid_t fork(void); 作用：用于复制创建子进程 返回值： fork()返回值会返回两次，一次在父进程一次在子进程 在父进程中：返回子进程id 在子进程中：返回0 通过返回值区分父子进程 失败：返回-1（在父进程中），并设置errno，可能是进程数上线，或者是系统内存不足 父子进程之间的关系： 区别： 1.fork()函数返回值不同 父进程>0，为子进程id 子进程==0 2.pcb中的数据： 当前的id, pid 当前的进程的父进程的id,和ppid 共同点： 某些状态下，子进程刚刚被创建，还没有进行数据的写入，此时，父子进程共享 -用户区数据 -文件描述符表 一开始变量共享，若修改了数据，则不共享变量 #include #include int main(){ int num =10; //创建子进程 pid_t pid = fork(); //判断父进程还是子进程 if (pid>0) { printf("pid:%d\n",pid); //如果>0,返回子进程进程号，当前是父进程 printf("i am parent process, pid:%d, ppid:%d\n", getpid(), getppid()); printf("parent_num:%d\n", num); num+=10; printf("parent_num+=10:%d\n", num); } else if (pid==0) { //当前是子进程 printf("i am child process, pid:%d, ppid:%d\n", getpid(), getppid()); printf("child_num:%d\n", num); num+=100;//子进程num与父进程num无关 printf("child_num+=100:%d\n", num); } else{ perror("fork\n"); return -1; } //for循环 for (int i = 0; i < 3; ++i) { printf("i: %d, pid: %d\n",i , getpid()); sleep(1); } return 0; }
父子进程共享内核区，但是内核区中pid不同。用户区互不相关。
2.exec函数族
exec函数族的作用是根据指定的文件名找到可执行文件，并用它来取代调用进程的内容，换句话说，就是在调用进程内部执行一个可执行文件。exec函数族的函数执行成功后不会返回，因为调用进程的实体，包括代码段，数据段和堆栈等都已经被新的内容取代，只留下进程ID 等一些表面上的信息仍保持原样。看上去还是旧的躯壳，却已经注入了新的灵魂。只有调用失败了，它们才会返回 -1，从原程序的调用点接着往下执行。常用函数有int execl(const char *pathname, const char *arg); int execlp(const char *file, const char *arg);
/* #includeint execl(const char *pathname, const char *arg); 参数： -pathname:需要指定可执行的文件路径的名称（建议绝对路径） -arg：字符串，即可执行文件需要的参数，被main的arg[]数组获取 第一个参数一般写可执行程序的名称，没有实际作用 第二个及以后的参数为可执行程序需要的参数列表 参数最后需要以NULL结束（称为哨兵） 返回值： 只有出错的时候才有返回值，为-1，并设置errno，成功了没有返回值（已经不执行原文件了） */ /* #includeint execlp(const char *file, const char *arg); 作用：会到环境变量中去寻找可执行文件，找到了则执行 参数： -file:环境变量中文件的名称 -arg：字符串，即可执行文件需要的参数，被main的arg[]数组获取 第一个参数一般写可执行程序的名称，没有实际作用 第二个及以后的参数为可执行程序需要的参数列表 参数最后需要以NULL结束（称为哨兵） 返回值： 只有出错的时候才有返回值，为-1，并设置errno，成功了没有返回值（已经不执行原文件了） */ #include#include int main(){ //创建一个子进程，在子进程中执行exec中函数 pid_t pid = fork(); if(pid>0){ printf("i am parent process, pid: %d\n", getpid()); sleep(1); }else if(pid==0){ //子进程替换 execl("/usr/bin/ps","ps","aux",NULL); printf("i am child process, pid: %d\n",getpid()); } for (int i = 0; i < 3; i++) { printf("i :%d, pid = %d\n", i, getpid()); } return 0; }
二、进程的消亡
1. 进程正常退出
/* #includevoid exit(int status); #include */ #includevoid _exit(int status); status参数：是进程退出时的一个状态信息，父进程回收子进程资源时可以获取到。 #include #include int main(){ printf("hello\n"); printf("world"); //_exit(0); Linux系统函数不刷新io缓冲 exit(0);//标准c库会刷新io缓冲，使用更多 return 0; }
2.孤儿进程
父进程死亡，但是子进程还未结束运行。此时孤儿进程会被系统init进程领养。孤儿进程并没有什么危害。
3.僵尸进程
每个进程结束后，都会释放自己地址空间中的用户区数据，但是内核区PCB必须要由父进程去释放，当进程终止时，父进程未回收，子进程PCB残留在内核中，变成僵尸进程。以下代码会创建出僵尸进程，即父进程未结束，并且未回收子进程所占用的信息。僵尸进程如其名，不能被kill -9 命令杀死，只能通过强制结束父进程来完成回收，如果产生大量僵尸进程，会导致有限的系统进程号被大量占用，导致不能产生新的进程，会造成不可估计的损失，应当避免。
#include#include #include int main(){ int num =10; //创建子进程 pid_t pid = fork(); //判断父进程还是子进程 if (pid>0) { //父进程一直循环 while(1){ printf("i am parent process, pid:%d, ppid:%d\n", getpid(), getppid()); sleep(1); } } else if (pid==0) { //当前是子进程，直接打印并结束 printf("i am child process, pid:%d, ppid:%d\n", getpid(), getppid()); } else{ perror("fork\n"); return -1; } //for循环 for (int i = 0; i < 3; ++i) { printf("i: %d, pid: %d\n",i , getpid()); sleep(1); } return 0; }
4.避免僵尸进程的方法——进程回收命令
在每个进程退出的时候，内核释放该进程所有的资源、包括打开的文件、占用的内存等。但是仍然为其保留一定的信息，这些信息主要主要指进程控制块PCB的信息(包括进程号、退出状态、运行时间等)。父进程可以通过调用wait或waitpid得到它的退出状态同时彻底清除掉这个进程。wait ()和waitpid()函数的功能一样，区别在于, wait()函数会阻塞，waitpid ()可以设置不阻塞, waitpid()还可以指定等待哪个子进程结束。注意:一次wait或waitpid调用只能清理一个子进程，清理多个子进程应使用循环。
pid_t wait(int *wstatus);/* #includepid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);#include */ #includepid_t wait(int *wstatus); -功能：等待任意一个子进程结束，回收状态变化信息，释放相关资源 -参数： int *wstatus：进程退出时的状态信息，传入的是一个Int类型的地址，传出参数。 -返回值： -成功返回被回收子进程id -失败返回-1（所有子进程结束） ----调用wait函数时，此进程会被挂起，直到子进程退出或者受到一个不能被忽略的信号，则被唤醒 若没有子进程或者子进程都结束了，返回-1 #include #include wait.h> #include #include int main(){ //有一个父进程，要创建5个子进程 pid_t pid; for (int i = 0; i < 5; i++){ pid = fork(); if(pid==0)break;//避免子进程嵌套 } if(pid>0){ //父进程 while(1){ printf("parent , pid = %d\n", getpid()); int st; int ret = wait(&st); if(ret == -1){ break; } if(WIFEXITED(st)){ //是不是正常退出 printf("退出的状态码：%d\n",WEXITSTATUS(st)); } if(WIFSIGNALED(st)){ //是不是异常终止 printf("被什么信号终止：%d\n",WTERMSIG(st)); } printf("child die, pid = %d\n", ret); sleep(1); } }else if (pid==0) { /* 子进程 */ //while(1){ printf("child, pid = %d, ppid = %d\n", getpid(), getppid()); sleep(1); //} exit(1); } return 0; }
/* #include#include */ #includepid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options); 功能：回收指定进程号的子进程，但是可以设置非阻塞，即不等待子进程终止 参数： -pid_t pid: pid>0:某个子进程pid pid==0：回收当前进程组所有的子进程 pid==-1:表示回收所有的子进程，相当于调用wait pid<-1：回收某个进程组子进程（组号为此参数的绝对值） -int *wstatus:回收信息 -int options:设置阻塞或者非阻塞 0：阻塞 WNOHANG：非阻塞 返回值： >0:返回子进程的id ==0：options=WNOHANG,表示还有子进程活着 ==-1：错误，或者没有子进程了 #include #include wait.h> #include #include int main(){ //有一个父进程，要创建5个子进程 pid_t pid; for (int i = 0; i < 5; i++){ pid = fork(); if(pid==0)break;//避免子进程嵌套 } if(pid>0){ //父进程 while(1){ sleep(1); printf("parent , pid = %d\n", getpid()); int st; int ret = waitpid(-1, &st, WNOHANG); if(ret == -1){ break; } if(ret==0){ continue; } else if (ret > 0){ if(WIFEXITED(st)){ //是不是正常退出 printf("退出的状态码：%d\n",WEXITSTATUS(st)); } if(WIFSIGNALED(st)){ //是不是异常终止 printf("被什么信号终止：%d\n",WTERMSIG(st)); } printf("child die, pid = %d\n", ret); } } }else if (pid==0) { /* 子进程 */ while(1){ printf("child, pid = %d\n", getpid()); sleep(1); } exit(0); } return 0; }
退出信息宏如下（代码中st）：