进程基本-进程创建,僵尸进程，exec系列函数

Linux系统中,进程的执行模式划分为用户模式和内核模式,当进程运行于用户空间时属于用户模式,
如果在用户程序运行过程中出现系统调用或者发生中断事件,就要运行操作系统(即核心)程序,进程的运行模式就变为内核模式
在该模式下运行的进程可以执行机器特权指令,而且该进程的运行不受用户的干预

在Linux操作系统中,通过fork()系统调用来创建子进程

目标	创建进程
头文件	#include <unistd.h>
函数原型	pid_t_result=fork(void)
参数	无
返回值	-1 如果出错 0 返回到子进程 pid 将子进程的进程id返回给父进程

将执行fork的操作进程称为父进程,被fork()创建的进程称为该进程的子进程,
当父进程执行fork操作时,操作系统内核执行如下任务完成进程的创建工作:
1.为子进程分配新的内存块和内核数据结构
2.复制原来的进程信息到新的进程,即子进程和父进程具有相同的可执行代码
3.向运行进程集添加新的进程
4.fork执行结束后,将控制返回给2个进程,此时两个进程可独立执行,执行顺序取决于进程调度

#include <stdio.h>
main(){
    int ret_from_fork,mypid;
    mypid=getpid();
    printf("Before :my pid is %d
",mypid );
    ret_from_fork=fork();
    sleep(1);
    printf("After:my pid is %5d,ret_from_fork:%5d,parent pid :%5d
",getpid(),ret_from_fork,getppid());
}
[root@centos1 process]# ./fork
Before :my pid is 22526
After:my pid is 22526,ret_from_fork:22527,parent pid :21968
After:my pid is 22527,ret_from_fork:    0,parent pid :22526

父进程创建子进程后,子进程除了具有相同的代码段拷贝外,也具有相同的数据段,
即父进程的全局变量名称和值子进程也会一起拷贝过去,但他们之间是独立的,可独立改变相互不受影响

#include <sys/types.h>  //pid_t 类型的在此
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>   //exit 用

int glob=6;  //全局变量

int main(){
    int local;
    pid_t pid;
    local = 8;
    if( (pid=fork()) == 0){
        sleep(2);
    }else if(pid>0){
        glob =60;
        local =80;
        sleep(10);
    }
    printf("glob=%d,local=%d,mypid=%d
",glob,local,getpid());
    exit (0);
}
[root@centos1 process]# ./var
glob=6,local=8,mypid=22800
glob=60,local=80,mypid=22799

第一行输出为子进程,第二行未父进程的输出,说明父子进程由相同的代码,但他们变量之间相互不影响

一般情况下,父进程创建子进程是为了执行特定的任务,通过执行exec家族系列调用让子进程执行新的任务
此时,由exec调用提供的命令的指令代码替换子进程的代码,相当于对子进程进行了换脑

int execl(const char*path,const char* arg0,const char* arg1,.... NULL)
int execlp(const char*path,const char* arg0,const char* arg1,.... NULL)
int execv(const char*path,const char* argv[])
int execvp(const char*path,const char* argv[])

目标	在指定路径中查找并执行一个文件
头文件	#include <unistd.h>
函数原型	result=execvp(const file,const char argv[])
参数	file 要执行的文件名 argv 字符串数组
返回值	-1 如果出错若成功,execvp 没有返回值

excel,excelp完全相同
excev,execvp 完全相同
excel,excev要求提供可执行文件的绝对路径或相对路径名
带p的使用$PATH环境变量查找程序
主要区别是:
1.可执行文件的查找方式:不是P结尾的都是完整的目录路径,p结尾的可只给出文件名,系统自动从环境变量中进行查找
2.参数的传递方式:
有2种方式,逐个列举;将所有的参数整体构造指针数组传递,以函数名第5位字母来区分
l(list)的表示逐个列举方式 ,语法为char *arg;
字母为v(vertor)的表示将所有参数整体构造指针数组传递,语法为: *const argv[]
exec系列调用没找到和执行文件返回-1 ,否者进程用可执行文件替换它的代码、数据和堆栈
过程：
1.将制定的程序复制到它的进程
2.用制定的字符串数组作为argvp[]传给这个程序
3.运行这个程序

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> 

main(){
    char *arglist[1];
    pid_t pid;
    arglist[0]="-l";
    arglist[1]="-a";
    printf("parent:%d
",getpid());
    pid=fork();
    if( pid==0 ){
        printf("son1  pid is:%d
",getpid() );
        execvp("ls",arglist);
        printf("son2  pid is:%d
",getpid() );
    }else{
        printf("parnet pid:%d
",getpid() );
    }
    printf("in %d
",getpid());
    
}
/**
execvp 后的当前进程的代码不再执行
root@centos1 c]# ./exec
parent:26307
parnet pid:26307
in 26307
son1  pid is:26308
[root@centos1 c]# .  ..  exec  exec.c  fork.c  var.c

**/

僵尸进程

当父进程还没有结束而子进程结束运行,同时父进程没有使用wait系统调用获取子进程的结束状态时
子进程就成为僵尸进程
父进程先结束不会产生僵尸进程。
僵尸进程没有任何代码、数据和堆栈,占用不了多少资源,但它存在于系统的任务列表中。在进程表里仍占了1个位置占用进程号
一般要避免出现这种情况
当使用ps查看进程时如果进程名称旁边出现defunct,则表明该进程为僵尸进程

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void parent_code(int delay){
    sleep(delay);
}
main(){
    pid_t pid;
    int status;

    pid=fork();
    if(pid == 0){

    }
    if(pid>0){
        parent_code(20);
    }
}
/*
[root@centos1 c]# gcc -o zombie zombie.c 
[root@centos1 c]# ./zombie&
[1] 28577
[root@centos1 c]# ps
   PID TTY          TIME CMD
 25201 pts/0    00:00:00 bash
 28577 pts/0    00:00:00 zombie
 28578 pts/0    00:00:00 zombie <defunct>
 28580 pts/0    00:00:00 ps
 */

为了防止子进程成为僵尸进程,一般在父进程调用wait()系统调用等待子进程的结束并获取子进程的返回状态
wait调用做2件事:
首先暂停调用它的进程直到子进程结束,然后取得子进程结束时传给exit的值

目标	等待子进程的结束
头文件	#include <sys/wait.h> #include <sys/types.h>
函数原型	pid_t pid=wait(int *status)
参数	status指向一个保存子进程返回状态的整型变量
返回值	如果不存在子进程,返回-1 若有任何一个子进程结束,则返回该子进程的pid并保存其返回状态在status中,同时wait调用也结束

#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void child(int delay){
    sleep(delay);
    exit(0);
}

void parent(int *status){
    wait(status);
}

main(){
    pid_t pid;
    int status;
    printf("Before:%d
",getpid());
    pid=fork();
    if(pid == 0){
        child(10);
    }
    if(pid >0 ){
        printf("pid =%d
",getpid());
        parent(&status);
        printf("status =%d
",status);
    }
}
/*
[root@centos1 c]# ./a.out
Before:14901
pid =14901
status =0

*/

上述代码可防止僵尸进程的产生
waitpid()亦可实现wait()调用类似功能
多数情况下会使用waitpid()
他们的主要区别是:
1.wait()只能得到任何一个子进程结束的状态,当一个父进程有多个子进程时,在某个子进程结束,则wait可得到其结束状态
此时无法再得到其它子进程的结束状态,此时容易产生其它子进程的僵尸进程
2.wait()调用属于阻塞调用,父进程执行该指令后,器等待子进程结束之后才能执行它后面的代码,
而waitpid()可提供非阻塞调用的方式
3.waitpid()调用可以等待指定的子进程具有比wait多的功能

目标	等待某个子进程的结束
头文件	#include <sys/wait.h> #include <sys/types.h>
函数原型	pid_t pid=waitpid(pid_t pid,int *status,int options)
参数	pid=-1 等待任一个子进程.与wait等效 pid>0 等待进程id时pid的子进程 pid=0 等待其组id等于调用进程组id的任一子进程 pid<-1 等待其组id等于pid绝对值的任一进程 options选项: WNOHANG 表示如果没有任何已经结束的子进程则马上返回,不等待 WUNTRACED 如果子进程进入暂停执行情况则马上返回,但结束状态不予以理会 0 作用和wait一样,阻塞父进程,等待子进程结束
返回值	如果不存在子进程,返回-1 若有指定子进程结束,则返回该子进程的pid并保存其返回状态在status中,同时waitpid调用也结束

子进程退出状态检测的宏

宏	说明
WIFEXITED(status)	如果子进程正常结束,则为非0值,此时可调用WEXITSTATUS(status) 取得子进程exit()返回的结束代码
WIFSIGNALED(status)	如果子进程是因为信号则此宏的值为真, 此时可用WIERMSIG(status)取得子进程因信号而终止的信号代码
WIFSTOPPED(status)	如果子进程处于暂停执行情况则此宏为真.采用WSTOPPSIG(status) 取得引发子进程暂停的信号代码