Linux系统编程--3（exec 函数族，僵尸进程和孤儿进程，wait和wait_pid回收子进程)
exec 函數族
fork 創建子進程后執行的是和父進程相同的程序（但有可能執行不同的代碼分支） ，子進程往往要調用一種 exec 函數以執行另一個程序。當進程調用一種 exec 函數時，該進程的用戶空間代碼和數據完全被新程序替換，從新程序 的啟動例程開始執行。調用 exec 并不創建新進程，所以調用 exec 前后該進程的 id 并未改變。
將當前進程的.text、.data 替換為所要加載的程序的.text、.data，然后讓進程從新的.text 第一條指令開始執行， 但進程 ID 不變，換核不換殼。
其實有六種以 exec 開頭的函數，統稱 exec 函數：
execlp 函數
加載一個進程，借助 PATH 環境變量
intexeclp(constchar*file,constchar*arg,...);
參數 1：要加載的程序的名字。該函數需要配合 PATH 環境變量來使用，當 PATH 中所有目錄搜索后沒有參 數 1 則出錯返回。
該函數通常用來調用系統程序。如：ls、date、cp、cat 等命令。
編寫一個程序，實現Linux下shell命令ls -l -a
#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>int main(void){pid_t pid;pid=fork();if(pid==-1){ perror("fork error:");exit(1);}else if(pid>0){ sleep(1);printf("parent\n");}else{execlp("ls","ls","-l","-a",NULL); } return 0;}execl 函數
這個程序可以加載自定義的函數加載一個進程， 通過 路徑+程序名 來加載。
intexecl(constchar*path,constchar*arg,...);對比 execlp，如加載"ls"命令帶有-l，-F 參數
execlp("ls","ls","-l","-F",NULL); 使用程序名在 PATH 中搜索。
execl("/bin/ls","ls","-l","-F",NULL); 使用參數 1 給出的絕對路徑搜索。
這個函數可以加載自定義的程序
被加載的程序：
#include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<stdio.h> int main() {while(1){sleep(1);printf("-------\n");} return 0; }加載程序：
#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> int main(void) {pid_t pid;pid=fork();if(pid==-1){ perror("fork error:");exit(1);}else if(pid>0){ sleep(1);printf("parent\n");}else{// execlp("ls","ls","-l","-h",NULL);// execl("/bin/ls","ls","-l","-h",NULL);execl("./execl_test","execl_test","NULL"); } return 0; }execvp 函數
加載一個進程，使用自定義環境變量 env intexecvp(constcharfile,constcharargv[]);
變參形式：
變參終止條件：
將當前進程信息打印到文件中
int dup2(int oldfd, int newfd);完成文件描述符拷貝 #include<unistd.h> #include<fcntl.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h>int main() {int fd; //打開文件，文件名為ps.out,只寫方式打開，文件不存在創建，存在截斷>為0.指定打開文件權限為644fd=open("ps.out",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0644);//返回為0為打開失敗if(fd<0){perror("open ps.out error");exit(1);} dup2(fd,STDOUT_FILENO);//dup2(3,1);fd,stdoutexeclp("ps","ps","ax",NULL);//隱式回收，進程結束時，會把所有打開的文件都關閉掉return 0; }exec 函數族一般規律
exec 函數一旦調用成功即執行新的程序，不返回。只有失敗才返回，錯誤值-1。所以通常我們直接在 exec 函數 調用后直接調用 perror()和 exit()，無需 if 判斷。
事實上，只有 execve 是真正的系統調用，其它五個函數最終都調用 execve，所以 execve 在 man 手冊第 2 節， 其它函數在 man 手冊第 3 節。這些函數之間的關系如下圖所示。
僵尸進程和孤兒進程
孤兒進程
孤兒進程: 父進程先于子進程結束，則子進程成為孤兒進程，子進程的父進程成為 init 進程，稱為 init 進程領 養孤兒進程。
創建孤兒進程：
僵尸進程
僵尸進程: 進程終止，父進程尚未回收，子進程殘留資源（PCB）存放于內核中，變成僵尸（Zombie）進程。
特別注意，僵尸進程是不能使用 kill 命令清除掉的。因為 kill 命令只是用來終止進程的，而僵尸進程已經終止
回收子進程
wait 函數
一個進程在終止時會關閉所有文件描述符，釋放在用戶空間分配的內存，但它的 PCB 還保留著，內核在其中保 存了一些信息：
如果是正常終止則保存著退出狀態，
如果是異常終止則保存著導致該進程終止的信號是哪個。
這個 進程的父進程可以調用 wait 或 waitpid 獲取這些信息，然后徹底清除掉這個進程。
我們知道一個進程的退出狀態可 以在 Shell 中用特殊變量$?查看，因為 Shell 是它的父進程，當它終止時 Shell 調用 wait 或 waitpid 得到它的退出狀態 同時徹底清除掉這個進程。
父進程調用 wait 函數可以回收子進程終止信息。該函數有三個功能：
阻塞等待子進程退出
回收子進程殘留資源
獲取子進程結束狀態(退出原因)。
pid_t wait(int*status); 成功：清理掉的子進程 ID；失敗：-1(沒有子進程)當進程終止時，操作系統的隱式回收機制會：1.關閉所有文件描述符 2. 釋放用戶空間分配的內存。內核的 PCB 仍存在。其中保存該進程的退出狀態。(正常終止→退出值；異常終止→終止信號)
可使用 wait 函數傳出參數 status 來保存進程的退出狀態。借助宏函數來進一步判斷進程終止的具體原因
宏函 數可分為如下三組：
1
WIFEXITED(status) 為非 0 → 進程正常結束 WEXITSTATUS(status) 如上宏為真，使用此宏 → 獲取進程退出狀態 (exit 的參數)`示例代碼：
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<sys/wait.h>int main(void) {pid_t pid,wpid;pid=fork();int status;if(pid==0){// pritnf("---child,my parent= %d,going to sleep 10s\n",getppid());sleep(3);printf("----------------child die--------------\n");return 100 ; }else if(pid>0){wpid=wait(&status);if(wpid==-1){perror("wait error:");exit(1);} if(WIFEXITED(status)){printf("child exit with %d\n",WEXITSTATUS(status));} while(1){// printf("I am parent,pid= %d,myson = %d\n",getpid(),pid);sleep(1);} }else{perror("fork");return 1;} return 0; }2
WIFSIGNALED(status) 為非 0 → 進程異常終止 WTERMSIG(status) 如上宏為真，使用此宏 → 取得使進程終止的那個信號的編號。示例代碼
int main(void) {pid_t pid,wpid;pid=fork();int status;if(pid==0){// pritnf("---child,my parent= %d,going to sleep 10s\n",getppid());sleep(20);printf("----------------child die--------------\n");return 100 ;}else if(pid>0){wpid=wait(&status);if(wpid==-1){perror("wait error:");exit(1);} if(WIFEXITED(status)){printf("child exit with %d\n",WEXITSTATUS(status));} if(WIFSIGNALED(status)){printf("child killed by %d\n",WTERMSIG(status));} while(1){// printf("I am parent,pid= %d,myson = %d\n",getpid(),pid);sleep(1);} }else{perror("fork");return 1;} return 0; }
3. 3
示例代碼
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<sys/wait.h>int main(void) {pid_t pid,wpid;pid=fork();if(pid==0){// pritnf("---child,my parent= %d,going to sleep 10s\n",getppid()); sleep(10);printf("----------------child die--------------\n");}else if(pid>0){wpid=wait(NULL);if(wpid==-1){perror("wait error:");exit(1);} while(1){// printf("I am parent,pid= %d,myson = %d\n",getpid(),pid);sleep(1);} }else{perror("fork");return 1;} return 0; }waitpid 函數
作用同 wait，但可指定 pid 進程清理，可以不阻塞。
pid_t waitpid(pid_t pid,int* status,in options); 成功：返回清理掉的子進程 ID；失敗：-1(無子進程)特殊參數和返回情況：
參數 pid：
返回 0：參 3 為 WNOHANG（指定為非阻塞），且子進程正在運行。
注意：一次 wait 或 waitpid 調用只能清理一個子進程，清理多個子進程應使用循環。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Linux系统编程--3（exec 函数族，僵尸进程和孤儿进程，wait和wait_pid回收子进程)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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