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Linux下的系统编程——进程的执行与回收（八）

2024-02-06 52

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简介： Linux下的系统编程——进程的执行与回收（八）

一、exec函数族

将当前进程的.text、.data替换为所要加载的程序的.text、.data，然后让进程从新的.text第一条指令开始执行，但进程ID不变，换核丕换壳。

1.execlp:

int execlp(const char file, const char arg, ...); 借助 PATH 环境变量找寻待执行程序

参1：程序名

参2： argv0

参3： argv1

...： argvN

哨兵：NULL

该函数通常用来调用系统程序。如: ls、date、cp、cat等命令。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
 
int main(int argc,char *argv[])
{
  int i;
  pid_t pid;        //创建子进程
 
  if(pid == -1){
    perror("fork error");
    exit(1);
  }else if(pid == 0){        //子进程
    //execlp("ls","-l","-d","-h",NULL);//错误写法
 
         /************************************/
     execlp("ls","ls","-l","-h",NULL);    
         /************************************/
 
    perror("exec error");
    exit(1);
  }
  else if(pid > 0){        //父进程
    sleep(1);
    printf("I'm parent : %d\n",getpid());
  }
  return 0;
}

date命令的实现：

execlp("date","date",NULL);

2.execl:

int execl(const char path, const char arg, ...); 自己指定待执行程序路径。（路径+程序名）

#include <stdio.h>
 
 
int main(int argc, char **argv)
{
  
  printf("Hello, %s!\n", argv[1]);
  
  printf("Hello, world!\n");
  
  return 0;
}

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
 
int main(int argc,char *argv[])
{
  int i;
  pid_t pid;     //创建子进程
 
  if(pid == -1){
    perror("fork error");
    exit(1);
  }else if(pid == 0){    //子进程
    //execlp("ls","-l","-d","-h",NULL);
    //execlp("date","date",NULL);
 
         /************************************/
     execl("./a.out","./a.out","linux",NULL);
         /************************************/
 
    perror("exec error");
    exit(1);
  }
  else if(pid > 0){    //父进程
    sleep(1);
    printf("I'm parent : %d\n",getpid());
  }
  return 0;
}

3.execvp

加载一个进程，使用自定义环境变量env

int execvp(const charfile, const char argv[]);

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
 
int main(int argc,char *argv[])
{
  int i;
  pid_t pid;            创建子进程
 
  if(pid == -1){
    perror("fork error");
    exit(1);
  }else if(pid == 0){        //子进程
    //execlp("ls","-l","-d","-h",NULL);
    //execlp("date","date",NULL);
    //execl("./a.out","./a.out","linux",NULL);
    
        /************************************/
    char *argv[] = {"date",NULL};
    execvp("date",argv);
        /************************************/
 
    perror("exec error");
    exit(1);
  }
  else if(pid > 0){         //父进程
    sleep(1);
    printf("I'm parent : %d\n",getpid());
  }
  return 0;
}

4.exec函数族的一般规律：

l:命令行参数列表

p:使用PATH环境变量

v:使用命令行参数数组

exec函数一旦调试成功即执行新的程序，不返回。只要失败才返回，错误值-1。所以通常我们直接在exec函数调用后调用 perror()和exit()。无需if判断。·

二、回收子进程

1.孤儿进程：

父进程死亡子进程进孤儿院

孤儿进程:父进程先于子进程结束，则子进程成为孤儿进程，子进程的父进程成为init进程，称为init进程领养孤儿进程。

模拟孤儿进程：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
 
int main(void)
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
 
    if (pid == 0) {
        while (1) {
            printf("I am child, my parent pid = %d\n", getppid());
            sleep(1);
        }
    } else if (pid > 0) {
        printf("I am parent, my pid is = %d\n", getpid());
        sleep(9);
        printf("------------parent going to die------------\n");
    } else {
        perror("fork");
        return 1;
    }
 
    return 0;
}

查看进程状态：ps ajx

进程孤儿院：

1   2035   2035   2035 ?            -1 Ss    1001   0:00 /lib/systemd/systemd --user

解决方法：

杀死子进程： kill -9 4871

2 .僵尸进程：

子进程死亡，父进程一直不管

僵尸进程:进程终止，父进程尚未回收，子进程残留资源（PCB）存放于内核中，变成僵尸(zombie）进程。（死亡以后没有回收）

特别注意，僵尸进程是不能使用kill命令清除掉的。因为kill命令只是用来终止进程的，而僵尸进程已经终止。

模拟僵尸进程：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
 
int main(void)
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
 
    if (pid == 0) {
        printf("---child, my parent= %d, going to sleep 10s\n", getppid());
        sleep(10);
        printf("-------------child die--------------\n");
    } else if (pid > 0) {
        while (1) {
            printf("I am parent, pid = %d, myson = %d\n", getpid(), pid);
            sleep(1);
        }
    } else {
        perror("fork");
        return 1;
    }
 
    return 0;
}

查看进程状态：ps ajx

解决方法：

杀死父进程： kill -9 4770

3.wait：

wait函数：回收子进程退出资源，阻塞回收任意一个。

pid_t wait(int status)

参数：（传出）回收进程的状态。

返回值：成功：回收进程的pid

失败： -1， errno

函数作用1： 阻塞等待子进程退出

函数作用2： 清理子进程残留在内核的 pcb 资源

函数作用3： 通过传出参数，得到子进程结束状态

获取子进程正常终止值：

WIFEXITED(status) --》为真 --》调用 WEXITSTATUS(status) --》得到子进程退出值。

获取导致子进程异常终止信号：

WIFSIGNALED(status) --》为真 --》调用 WTERMSIG(status) --》得到导致子进程异常终止的信号编号。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
 
int main(void)
{
    pid_t pid, wpid;
    int status;
 
    pid = fork();
    if (pid == 0) {
        printf("---child, my id= %d, going to sleep 10s\n", getpid());
        sleep(10);
        printf("-------------child die--------------\n");
        return 73;
    } else if (pid > 0) {
        //wpid = wait(NULL);          // 不关心子进程结束原因
        wpid = wait(&status);       // 如果子进程未终止,父进程阻塞在这个函数上
        if (wpid == -1) {
            perror("wait error");
            exit(1);
        }
        if (WIFEXITED(status)) {        //为真,说明子进程正常终止. 
            printf("child exit with %d\n", WEXITSTATUS(status));
 
        }
        if (WIFSIGNALED(status)) {      //为真,说明子进程是被信号终止.
 
            printf("child kill with signal %d\n", WTERMSIG(status));
        }
 
        printf("------------parent wait finish: %d\n", wpid);
    } else {
        perror("fork");
        return 1;
    }
 
    return 0;
}

正常终止：

被信号终止：

4.waitpid

waitpid函数：指定某一个进程进行回收。可以设置非阻塞。

waitpid(-1, &status, 0) == wait(&status);

pid_t waitpid(pid_t pid, int status, int options)

参数：

pid：指定回收某一个子进程pid

> 0: 待回收的子进程pid

-1：任意子进程

0：同组的子进程。

status：（传出）回收进程的状态。

options：WNOHANG 指定回收方式为，非阻塞。

返回值：

> 0 : 表成功回收的子进程 pid

0 : 函数调用时，参3 指定了WNOHANG，并且，没有子进程结束。

-1: 失败。errno

回收任意子进程：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/wait.h>
 
int main(int argc,char *argv[])
{
  int i;
  pid_t pid,wpid;
  for(i = 0;i < 5;i++){
    if(fork()==0)       //循环期间，子进程不fork
      break;
  }
  if(i == 5){           //父进程
        
        //wait(NULL);//一次wait/waitpid函数调用，只能回收一个子进程
        /*****************************************/
    wpid = waitpid(-1,NULL,WNOHANG);//回收任意子进程，没有结束的子进程，父进程直接返回0
        /****************************************/
 
    if(wpid == -1)
    {
      perror("waitpid error");
      exit(1);
    }
    printf("I'm parent ,wait a child finish :%d\n",wpid);
  }else{            //子进程，从break跳出
    sleep(i);
    printf("I'm %dth child\n",i+1);
  }
  return 0;
}

回收指定进程：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/wait.h>
 
int main(int argc,char *argv[])
{
  int i;
  pid_t pid,wpid,tmpid;
  for(i = 0;i < 5;i++){
    pid = fork();
    if(pid == 0){       //循环期间，子进程不fork
      break;
    }
        if(i == 2){
            tmpid = pid;
      printf("*************pid= %d***************\n",pid);
    }
  }
  if(i == 5){           //父进程,从表达式2跳出
        sleep(5);     //设置睡眠，等所有子进程结束后再回收
 
        //wait(NULL);    //一次wait/waitpid函数调用，只能回收一个子进程
        //wpid = waitpid(-1,NULL,WNOHANG);     //回收任意子进程，没有结束的子进程，父进程直接返回0
    printf("I am parent , before waitpid , pid = %d\n",tmpid);
 
        /********将前面sleep(5)屏蔽***************/
    //wpid = waitpid(tmpid,NULL,0);         //指定一个进程回收，阻塞回收
        /****************************************/
        
        /*****************************************/
    wpid = waitpid(tmpid,NULL,WNOHANG);     //指定一个进程回收，不阻塞
        /****************************************/
 
    if(wpid == -1)
    {
      perror("waitpid error");
      exit(1);
    }
    printf("I'm parent ,wait a child finish :%d\n",wpid); //wpid回收的是真正的子进程id
  }else{            //子进程，从break跳出
    sleep(i);
    printf("I'm %dth child，pid = %d\n",i+1,getpid());
  }
  return 0;
}

注意：

一次wait/waitpid调用只能回收一个子进程，无法回收他孙子辈的进程，多次清理需要while

5.waitpid回收多个子进程

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/wait.h>
 
int main(int argc,char *argv[])
{
  int i;
  pid_t pid,wpid;
  for(i = 0;i < 5;i++){
    pid = fork();
    if(pid == 0){       //循环期间，子进程不fork
      break;
    }
  }
  if(i == 5){    //父进程
    /**********使用阻塞回收子进程********/
 
    while((wpid = waitpid(-1,NULL,0))){
      printf("wait child %d\n",wpid);
    }
 
    /***********************************/
  }else{        //子进程
    sleep(i);
    printf("I'm %dth child ,pid =%d\n",i+1,getpid());
  }
 
    return 0;
}

结束一个回收一个

之后返回-1，表示没有失败了

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/wait.h>
 
int main(int argc,char *argv[])
{
  int i;
  pid_t pid,wpid;
  for(i = 0;i < 5;i++){
    pid = fork();
    if(pid == 0){       //循环期间，子进程不fork
      break;
    }
  }
  if(i == 5){
    /*********使用阻塞回收子进程***********/
    /*
    while((wpid = waitpid(-1,NULL,0))){
      printf("wait child %d\n",wpid);
    }
    */
    /***********************************/
    
        /*******使用非阻塞方式回收子进程******/
 
    while((wpid = waitpid(-1,NULL,WNOHANG)) != -1){
      if(wpid > 0){ 
        printf("wait child %d\n",wpid);
      }else if(wpid == 0){
        sleep(1);
        continue;
      }
        /************************************/
 
    }
 
  }else{
    sleep(i);
    printf("I'm %dth child ,pid =%d\n",i+1,getpid());
  }
 
    return 0;
}

Linux下的系统编程——进程的执行与回收（八）

一、exec函数族

1.execlp:

2.execl:

3.execvp

4.exec函数族的一般规律：

二、回收子进程

1.孤儿进程：

2 .僵尸进程：

3.wait：

4.waitpid

5.waitpid回收多个子进程

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一、exec函数族

1.execlp:

2.execl:

3.execvp

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3.wait：

4.waitpid

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