本文主要展示了如下系统调用的使用说明，并做了演示程序。
- getpid
- getppid
- fork
- waitpid
- exec
文章目录
一、进程相关的系统调用
1.查询进程的ID
-
getpid返回当前进程的pid，getppid则返回当前进程父进程的pid。
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pid_t实质上是int类型
-
头文件以及函数声明如下：
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);
2.创建进程
- 存在两个返回值。
- 在父进程中返回值大于0，返回子进程ID
- 在子进程中返回值等于零
- 如果创建失败，返回-1。
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
- 父进程与子进程运行在分开的内存地址空间中，对数据的写操作不会互相影响。
Memory writes, file mappings (mmap(2)), and unmappings (munmap(2)) performed by one of the processes do not affect the other.
3.进程资源回收
这两个系统调用可以在子进程结束后回收子进程占用的全部资源，防止僵尸进程的产生。
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *wstatus);
- 调用wait函数的进程会被挂起（阻塞），直到其任意一个子进程结束。
- 当子进程结束时，该函数会回收子进程所占的资源（PCB等），并返回被回收的子进程的id。将被回收子进程的状态通过指针参数返回。
- 如果没有运行的子进程，则函数立刻返回-1.
对于waitpid函数，使用更为灵活
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);
- 参数pid可以指定要回收的子进程的进程号id
- pid = -1: 表示要回收任意子进程
- pid = 0: 回收当前进程同一进程组中的任意一个进程
- pid > 0: 回收进程号为pid的子进程
- 参数options可以选择在回收时是否阻塞当前进程：
- 0: 阻塞（等价于wait）
- WNOHANG：不会阻塞，立即返回。
4.进程退出
#include <stdlib.h>
void exit(int status);
二、 exec()函数族
exec()函数族会去在当前进程中调用另一个进程，执行新的进程的指令。
#include <unistd.h>
extern char **environ;
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
- 调用失败才会有返回值，返回-1。
The exec() functions return only if an error has occurred. The return value is -1, and errno is set to indicate the error.
- 调用成功会使用新进程的指令覆盖当前进程，故当前进程剩余代码不执行。
- 因此一般是在子进程中使用。先使用fork创建子进程，在子进程中使用exec()函数族函数，从而使得子进程执行我们想要执行的可执行文件。
- excel()会执行path指定的可执行文件，但是excelp则会到环境变量下寻找file指定的可执行文件文件名。
二、示例程序
1.示例程序1
- 下面的程序，当前进程会创建五个子进程（注意break语句，是为了防止子进程创建新的进程）。
- 每一个子进程都会输出自身与父进程的进程号ip，之后进程结束。
- 当前进程在创建完五个子进程后，会进入死循环不断输出自身的进程号id。
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
pid_t pid;
for(int i = 0; i < 5; i++){
pid = fork();
if(pid == 0){
break;
}
sleep(1);
}
if(pid > 0){
while(1){
printf("父进程，pid:%d\n", getpid());
sleep(1);
}
}
else{
printf("子进程，pid:%d, ppid:%d\n", getpid(), getppid());
}
return 0;
}
- 可以预想到，子进程执行结束，其资源被释放，但是PCB等信息还保存着，于是五个子进程成为僵尸进程。占用进程号等系统资源。
- 程序输出如下图：
- 我们使用 ps -aux 命令，查看当前系统中的进程。
- 可以发现，创建的五个进程均成为僵尸进程。
- 于是启发我们，需要让主进程手动回收子进程资源。
2.示例程序2
- 在示例程序1的基础上，增加了waitpid系统调用，可以主动回收子进程。
- 在子进程执行的函数中加入了Sleep，为了让每一个子进程sleep的时间不同，使用进程号作为sleep的参数。
- 当子进程sleep结束后，父进程会使用不带阻塞的watpid系统调用回收资源并打印消息。
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
pid_t pid;
for(int i = 0; i < 5; i++){
pid = fork();
if(pid == 0){
break;
}
sleep(1);
}
if(pid > 0){
while(1){
printf("父进程，pid:%d\n", getpid());
int ret = waitpid(-1, NULL, WNOHANG);
if(ret > 0)
printf("回收了进程%d\n", ret);
sleep(1);
}
}
else{
printf("子进程，pid:%d, ppid:%d\n", getpid(), getppid());
sleep(getpid() % 10 + 3);
exit(0);
}
return 0;
}
- 最终的结果如下图：
- 可以看出，waitpid是不会阻塞当前进程的。