目錄

• 1.進程相關概念
• • 程序和進程
  • 查看系統中的進程
  • • ps指令
    • top指令
  • 進程標識符 使用getpid()獲取
  • 父進程，子進程
• 2.創建進程fork
• • 進程創建發生了什么——C程序的存儲空間如何分配
• 3.創建進程vfork(區別fork)
• 4.進程退出
• • 正常退出
  • 異常退出
• 5.父進程等待子進程退出
• • 父進程收集子進程退出狀態(僵尸進程)
  • 等待退出函數wait()
  • 等待退出函數waitpid()
  • 父進程先于子進程退出(孤兒進程)
• 6.exec族函數(讓子進程調用其他程序)
• • execl，execlp
  • execv execvp
  • exec配合fork使用
  • system函數
  • popen函數

1.進程相關概念

程序和進程

程序是靜態的概念，gcc xx.x -o pro,磁盤中生成的pro就是程序。

進程是程序的一次運行活動，通俗的講就是程序跑起來了，系統中就多了一個進程。

查看系統中的進程

ps指令

查看系統中所有進程

ps -aux

結果：

查看系統中的init進程

ps -aux | grep init

結果：

即把ps -aux指令所有輸出的結果通過管道導向grep進行搜索，查找init關鍵字的文本

-aux 顯示所有包含其他使用者的進程
|管道符號
grep 用于查找文件里符合條件的字符串

top指令

類似windows的任務管理器，數據也是實時動態變化的。

進程標識符 使用getpid()獲取

每一個進程都有一個非負整數標識唯一的ID，即為pid。

調用getpid()獲取自身進程標識符，getppid()獲取獲取父進程標識符

其中系統所占用的進程標識符如下：

pid進程名稱作用說明

pid = 0	交換進程	用于進程調度	所有“同時”在運行的程序所占用的資源受到進程調度的影響
pid = 1	init進程	用于系統初始化	程序運行，內核加載完畢，文件系統起來的第一個進程就是init進程，讀取配置文件然后再啟動其他進程。（如ktv點歌機開機后看到的是點歌界面，而不是字符界面）

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h>int main() {//pid_t getpid(void);pid_t pid;pid=getpid();printf("我的pid是：%d\n",pid);return 0; }

父進程，子進程

進程A創建了進程B，A就是父進程，B就是子進程

2.創建進程fork

pid_t fork(void);

fork函數調用成功，返回兩次：返回值為0，代表當前進程是子進程，非負數為父進程，如果調用失敗則返回-1
創建子進程的目的：復制父進程（此時兩個或兩個以上進程），父進程等待客戶端服務請求，當這種請求到達時，父進程調用fork,讓子進程去處理（QQ服務器 客戶端 結合Socket網絡編程）

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h>int main() {pid_t pid;pid = getpid();fork();//此處開始，后面所有代碼執行了兩次 //fork()有兩個返回值printf("my pid is %d\n",pid);return 0; }

返回兩次：

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h>int main() {pid_t pid;pid = getpid();fork();printf("my pid is %d,current pro id:%d\n",pid,getpid());return 0; }

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h>int main() {pid_t pid;pid = getpid();fork();if(pid == getpid()){printf("this is father print\n");}else{printf("this is child print,child pid = %d\n",getpid());}return 0; }

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h>int main() {pid_t pid;printf("father: pid = %d\n",getpid());pid = fork();if(pid > 0){printf("this is father print, pid = %d\n",getpid());}else if(pid == 0){printf("this is child print,child pid = %d\n",getpid());}return 0; }

應用場景（模擬網絡等待）：

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h>int main() {pid_t pid;int data;while(1){printf("please input a data\n");scanf("%d",&data);if(data == 1){pid = fork();if(pid > 0){}else if(pid == 0){while(1){printf("do net request,pid=%d\n",getpid());sleep(3);}}}else{printf("wait, do nothing\n");}}return 0; }

進程創建發生了什么——C程序的存儲空間如何分配

詳細參照博文：內存四區（代碼區 靜態區 棧區 堆區）

fork創建進程，所有的東西都進行了拷貝，包括全局變量、局部變量、代碼等，各進程內改變變量的值互不影響。

詳細說明：

3.創建進程vfork(區別fork)

vfork與fork的區別：
1.（共用）vfork直接使用父進程的存儲空間，不拷貝（隨著內核的發展，fork目前執行的是寫時拷貝—copy on write 若子進程未改變原始變量的值時不會進行拷貝）
2.（等待）vfork保證子進程先運行，當子進程調用exit退出后，父進程才執行

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h>int main(){int cnt=0;pid_t pid;pid_t repid;pid=getpid();repid=vfork();if(repid > 0){while(1){printf("cnt=%d\n",cnt);printf("this is father pid,repid=%d\n",repid);sleep(1);}}else if(repid == 0){while(1){printf("this is child pid,repid=%d\n",repid);sleep(1);cnt++;if(cnt==2){exit(0);}}}return 0; }

運行結果：

4.進程退出

正常退出

1.main函數調用return

2.進程調用exit(),標準C庫

3.進程調用_exit()或者_Exit(),系統調用

4.進程最后一個線程返回

5.最后一個線程調用pthread_exit

異常退出

1.調用abort

2.當進程收到某些信號時，如ctrl+c

3.最后一個線程對取消（cancellation）請求作出響應

注意：不管進程如何終止，最后都會執行內核中的同一段代碼，這段代碼為相應進程關閉所有打開描述符，釋放它所使用的存儲器等。

5.父進程等待子進程退出

父進程收集子進程退出狀態(僵尸進程)

父進程等待子進程退出并收集子進程退出狀態
子進程退出狀態不被收集，會變成僵尸進程

僵尸進程的例子：

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h>int main() {pid_t pid;int i;int cnt=0;pid=fork();if(pid > 0){//父進程while(1){printf("這是父進程,pid=%d\n",getpid());printf("cnt=%d\n",cnt);sleep(2);//防止刷屏} }else if(pid == 0){//子進程for(i=0;i<5;i++){//看看是不是保證子進程先運行，五次過后推出進入父進程printf("這是子進程,pid=%d，這是第%d次\n",getpid(),i+1);cnt++;sleep(1);//防止刷屏}exit(-1);}return 0; }

此時運行的結果是子進程退出了，但是退出狀態沒有被收集，子進程成了僵尸進程(zomb)。

等待退出函數wait()

wait(int *status): status參數，他是一個整型數指針。 非空：子進程退出狀態放在它所指向的地址 空(NULL)：不關心退出狀態

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <sys/wait.h>int main() {pid_t pid;int i;int cnt=0;int status;pid=fork();if(pid > 0){//父進程wait(&status);printf("子進程退出，status:%d\n",WEXITSTATUS(status));//WEXITSTATUS()是解析子進程退出碼的宏，下面有詳細介紹while(1){printf("這是父進程,pid=%d\n",getpid());printf("cnt=%d\n",cnt);sleep(2);//防止刷屏} }else if(pid == 0){//子進程for(i=0;i<5;i++){//看看是不是保證子進程先運行，五次過后推出進入父進程printf("這是子進程,pid=%d，這是第%d次\n",getpid(),i+1);cnt++;sleep(1);//防止刷屏}exit(3);//退出碼返回給父進程中的wait進行收集}return 0; }

解析出wait()對子進程退出碼回收的宏

等待退出函數waitpid()

來個例子：

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <sys/wait.h>int main() {pid_t pid;int i;int cnt=0;int status;pid=fork();if(pid > 0){//父進程waitpid(pid,&status,WNOHANG);//WNOHANG不阻塞printf("子進程退出，status:%d\n",WEXITSTATUS(status));while(1){printf("這是父進程,pid=%d\n",getpid());printf("cnt=%d\n",cnt);sleep(2);//防止刷屏}}else if(pid == 0){//子進程for(i=0;i<5;i++){//看看是不是保證子進程先運行，五次過后推出進入父進程printf("這是子進程,pid=%d，這是第%d次\n",getpid(),i+1);cnt++;sleep(1);//防止刷屏}exit(3);}return 0; }

結果如下所示，發現子進程也變為僵尸進程。

父進程先于子進程退出(孤兒進程)

父進程如果不等待子進程退出 ，在子進程之前就結束了自己的生命，此時的子進程就叫做是孤兒進程
Linux避免系統存在太多的孤兒進程，init進程收留孤兒進程，變成孤兒進程的父進程

例子：

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <sys/wait.h>int main() {pid_t pid;int i;int status;int cunt=0;pid=fork();if(pid > 0){printf("這是父進程,pid=%d\n",getpid());printf("cunt=%d\n",cunt);sleep(2);}else if(pid == 0){for(i=0;i<5;i++){printf("這是子進程,pid=%d,我的父進程的pid=%d\n",getpid(),getppid());cunt++;sleep(2);}exit(3);}return 0; }

運行結果：

最后再來一個綜合的例子：

6.exec族函數(讓子進程調用其他程序)

參照博文：https://blog.csdn.net/u014530704/article/details/73848573

execl，execlp

#include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h>int main(){//int execl(const char *path, const char *arg, .../* (char *) NULL */); /* path：可執行文件的路徑名字arg：可執行程序所帶的參數，第一個參數為可執行文件名字，沒有帶路徑且arg必須以NULL結束file：如果參數file中包含/，則就將其視為路徑名，否則就按 PATH環境變量，在它所指定的各目錄中搜尋可執行文件exec族函數參數極難記憶和分辨，函數名中的字符會給我們一些幫助：l : 使用參數列表p：使用文件名，并從PATH環境進行尋找可執行文件v：應先構造一個指向各參數的指針數組，然后將該數組的地址作為這些函數的參數。e：多了envp[]數組，使用新的環境變量代替調用進程的環境變量exec函數族的函數執行成功后不會返回，調用失敗時，會設置errno并返回-1，然后從原程序的調用點接著往下執行。 */printf("before execl\n");if(execl("/bin/ls","ls",NULL,NULL) == -1)//通過whereis指令找到ls命令的位置{printf("execl failed!\n");perror("why");}printf("after execl\n");return 0; } int main(){//int execlp(const char *file, const char *arg, .../* (char *) NULL */);printf("before execl\n");if(execlp("ls","ls","-l",NULL) == -1)//不用找到命令的路徑{printf("execl failed!\n");perror("why");}printf("after execl\n");return 0; }

運行結果：

通過whereis指令查找ls、date（獲取系統時間）系統指令的位置：

execv execvp

int main(){//int execv(const char *path, char *const argv[]); char* argv[]={"ls",NULL,NULL};if(execv("/bin/ls",argv) == -1){printf("execl failed!\n");perror("why");}printf("after execl\n");return 0; } int main(){// int execvp(const char *file, char *const argv[]);char* argv[]={"ls","-l",NULL};if(execvp("ls",argv) == -1){printf("execl failed!\n");perror("why");}printf("after execl\n");return 0; }

exec配合fork使用

應用場景：在執行A程序的過程中讓子進程去執行B程序

代碼B（用來修改配置文件） 編譯生成程序名為change

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdlib.h> #include <sys/wait.h>int main() {int fd;int n_write;int n_read;pid_t pid;char *readBuf;fd=open("test15.txt",O_RDWR);int size=lseek(fd,0,SEEK_END);//計算文件的大小lseek(fd,0,SEEK_SET);//光標重新到開頭readBuf=(char *)malloc(sizeof(char)*size+8 );//+8防止溢出n_read=read(fd,readBuf,size);char *p=strstr(readBuf,"length=");if(p == NULL ){printf("沒有找到\n");exit(-1);}p=p+strlen("length=");//指針往后移動大哦想要改的地方*p='9';//將里面的6改稱9lseek(fd,0,SEEK_SET);n_write=write(fd,readBuf,strlen(readBuf));close(fd);exit(0); }

代碼A

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdlib.h> #include <sys/wait.h>int main() {int fd;int n_write;int n_read;pid_t pid;int data;char *readBuf;while(1){printf("請輸入一個數\n");scanf("%d",&data);if(data == 1){printf("成功進入\n");pid=fork();if(pid > 0){//父進程wait(NULL);//防止子進程變成僵尸進程}if(pid == 0){//子進程execl("./change","change",NULL,NULL);//獲取系統時間也能實現}}else{printf("等待輸入正確的指令\n");}}return 0; }

初始的test15.txt

運行程序A后

system函數

本質上是對execl函數的二次封裝，可查看其源碼。實際上比execl更好用
和execl區別：system執行完該函數后，還會繼續執行后面的函數 ，而exec則不會。

#include <stdlib.h> int system(const char *command); system()函數返回值如下： 成功，則返回進程的狀態值 當sh不執行時，返回127；//shell腳本 失敗返回 -1 #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <string.h> #include <stdlib.h>int main(){pid_t pid;pid_t repid;int data;while(1){printf("please input a number:");scanf("%d",&data);if(data==1){repid=fork();//創建進程if(repid > 0){wait(NULL);}if(repid == 0){//execl("./changeNumToFile.out","changeNumToFile.c","changeNum.c",NULL);system("./changeNumToFile.out");//執行完該函數后，還會執行后面的函數 exec就不會回來繼續執行后面代碼了，除非execl出錯返回-1exit(0);}}else{printf("waiting!\n");}}return 0;

popen函數

比system在應用中的好處：可以獲取運行的輸出結果

#include <stdio.h> FILE *popen(const char *command, const char *type); int pclose(FILE *stream); #include <stdio.h> #include <stdlib.h>// FILE *popen(const char *command, const char *type); // FILE *fopen(const char *path, const char *mode); // size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream); int main(){// system("ls");FILE* fp;char ret[1024];fp=popen("ls -l","r");int n_read=fread(ret,1,1024,fp);if(n_read != -1){printf("read sucess!\n");printf("return n_read=%d,read data=%s\n",nread,ret);}else{printf("no read datas\n");}return 0; }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux进程编程(PS: exec族函数、system、popen函数)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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