linux进程之fork 和 exec函数

简介: ---恢复内容开始--- fork函数 该函数是unix中派生新进程的唯一方法。   #include    pid_t   fork(void); 返回: (调用它一次, 它返回 两次 , 它在调用进程(称为父进程)中返回一次, 返回值是新派生进程(称为子进程)的进程ID号     在子进程又返回一次,返回值为0。

---恢复内容开始---

fork函数

该函数是unix中派生新进程的唯一方法。

  #include <unistd.h>

  pid_t   fork(void);

返回: (调用它一次, 它返回 两次 , 它在调用进程(称为父进程)中返回一次, 返回值是新派生进程(称为子进程)的进程ID号

    在子进程又返回一次,返回值为0。 因此,返回值本身告知当前进程是子进程还是父进程)

   在子进程中为0, 在父进程中为子进程ID,

   若出错则为-1;

fork有两个典型的用法:

  1.一个进程创建一个自身的副本,这样每个副本都 可以在另一个副本执行其他任务的同时处理各自的某个操作。 这是网络服务器的典型用法;

  2. 一个进程想要执行另一个程序。既然创建新进程的唯一办法是调用fork, 该进程于是首先调用fork创建一个自身的副本,然后另一个副本(通常为子进程)调用exec把自身替换成新的程序。 这是shell之类程序的典型用法;

  exec把当前进程映像替换成新的程序文件,而且该新程序通常从main函数开始执行,进程ID并不改变。我们称调用exec的进程为调用进程(calling process),称新执行的程序为新程序(new program)

  #include <unistd.h>

  int  execl(const  char *pathname, const char *arg0,  .../);

  int   execv(const  char  *pathname, char *const  *argv[]);

  int    execle(const char *pathname, const char *arg(), ....);

  int   execve(const char  *pathname,  char *const argv[],  char *const envp[]);

  int   execlp(const  char *filename, con)

 并发服务器在listen到连接之后,accept()函数解除阻塞,然后服务器执行fork()函数,在父进程中有listenfd,  和 由 accpet返回的已连接套接字即connfd, 而子进程也存在listenfd, 和由accept返回的已经连接套接字即connfd。 

  下一步: 父进程关闭已连接的套接字connfd,保留listenfd继续监听。 子进程关闭listenfd套接字,保留connfd进行相应操作(read, write等操作)

getsockname  和  getpeername函数

===================================================================================================================

  信号(signal) 就是告知某个进程发生了某个事件的通知,  有时也称为 “ software interrupt “ .  信号通常是异步发生的, 也就是说进程预先不知道信号的准确发生的时间;

  信号可以:

    1. 由一个信号发给另有一个进程(或自身)

    2. 由内核发给某个进程;

  每一个信号都有一个与之关联的处置(disposition), 也称为行为(action)。 我们通过调用sigaction函数来设定一个信号的处置,并有三种选择。

  (1) 我们提供一个函数, 只要有特定信号发生它就被调用。   这样的函数称为“信号处理函数( signal handler)”, 这种行为称为 捕获信号(catch signal). 

    有两个信号不能被捕获,它们是SIGKILL  和 SIGSTOP。  信号处理函数由信号值这个单一的整数参数来调用, 且没有返回值,

    其函数原型如下:

      void  handler(int  signo);

    对于大多信号来说,调用signcation函数   并指定信号发生所调用的函数  就是捕获信号所需做的全部工作;此外,SIGIO, SIGPOLL, SIGURG这些个别信号还要求捕获它们的进程 做其它额外 的工作;

  (2)我们可以把某个信号的处置设定为SIG_IGN来忽略(ignore)它。  SIGKILL和SIGSTOP这两个信号不能被忽略;

  (3)我们可以把某个信号的处置设定为 SIG_DFL来启用它的默认(default)处理。默认处置通常是在收到信号后终止进程,某些信号的默认default处理不同;

 

 

---恢复内容结束---

fork函数

该函数是unix中派生新进程的唯一方法。

  #include <unistd.h>

  pid_t   fork(void);

返回: (调用它一次, 它返回 两次 , 它在调用进程(称为父进程)中返回一次, 返回值是新派生进程(称为子进程)的进程ID号

    在子进程又返回一次,返回值为0。 因此,返回值本身告知当前进程是子进程还是父进程)

   在子进程中为0, 在父进程中为子进程ID,

   若出错则为-1;

fork有两个典型的用法:

  1.一个进程创建一个自身的副本,这样每个副本都 可以在另一个副本执行其他任务的同时处理各自的某个操作。 这是网络服务器的典型用法;

  2. 一个进程想要执行另一个程序。既然创建新进程的唯一办法是调用fork, 该进程于是首先调用fork创建一个自身的副本,然后另一个副本(通常为子进程)调用exec把自身替换成新的程序。 这是shell之类程序的典型用法;

  exec把当前进程映像替换成新的程序文件,而且该新程序通常从main函数开始执行,进程ID并不改变。我们称调用exec的进程为调用进程(calling process),称新执行的程序为新程序(new program)

  #include <unistd.h>

  int  execl(const  char *pathname, const char *arg0,  .../);

  int   execv(const  char  *pathname, char *const  *argv[]);

  int    execle(const char *pathname, const char *arg(), ....);

  int   execve(const char  *pathname,  char *const argv[],  char *const envp[]);

  int   execlp(const  char *filename, con)

 并发服务器在listen到连接之后,accept()函数解除阻塞,然后服务器执行fork()函数,在父进程中有listenfd,  和 由 accpet返回的已连接套接字即connfd, 而子进程也存在listenfd, 和由accept返回的已经连接套接字即connfd。 

  下一步: 父进程关闭已连接的套接字connfd,保留listenfd继续监听。 子进程关闭listenfd套接字,保留connfd进行相应操作(read, write等操作)

getsockname  和  getpeername函数

===================================================================================================================

  信号(signal) 就是告知某个进程发生了某个事件的通知,  有时也称为 “ software interrupt “ .  信号通常是异步发生的, 也就是说进程预先不知道信号的准确发生的时间;

  信号可以:

    1. 由一个信号发给另有一个进程(或自身)

    2. 由内核发给某个进程;

  每一个信号都有一个与之关联的处置(disposition), 也称为行为(action)。 我们通过调用sigaction函数来设定一个信号的处置,并有三种选择。

  (1) 我们提供一个函数, 只要有特定信号发生它就被调用。   这样的函数称为“信号处理函数( signal handler)”, 这种行为称为 捕获信号(catch signal). 

    有两个信号不能被捕获,它们是SIGKILL  和 SIGSTOP。  信号处理函数由信号值这个单一的整数参数来调用, 且没有返回值,

    其函数原型如下:

      void  handler(int  signo);

    对于大多信号来说,调用signcation函数   并指定信号发生所调用的函数  就是捕获信号所需做的全部工作;此外,SIGIO, SIGPOLL, SIGURG这些个别信号还要求捕获它们的进程 做其它额外 的工作;

  (2)我们可以把某个信号的处置设定为SIG_IGN来忽略(ignore)它。  SIGKILL和SIGSTOP这两个信号不能被忽略;

  (3)我们可以把某个信号的处置设定为 SIG_DFL来启用它的默认(default)处理。默认处置通常是在收到信号后终止进程,某些信号的默认default处理不同;

 =======================================================================================================2.1 Linux下进程的结构

  Linux下一个进程在内存里有三部分的数据,就是"代码段"、"堆栈段"和"数据段"。其实学过汇编语言的人一定知道,一般的CPU都有上述三种段寄存器,以方便操作系统的运行。这三个部分也是构成一个完整的执行序列的必要的部分。

  "代码段",顾名思义,就是存放了程序代码的数据,假如机器中有数个进程运行相同的一个程 序,那么它们就可以使用相同的代码段。"堆栈段"存放的就是子程序的返回地址、子程序的参数以及程序的局部变量。而数据段则存放程序的全局变量,常数以及 动态数据分配的数据空间(比如用malloc之类的函数取得的空间)。这其中有许多细节问题,这里限于篇幅就不多介绍了。系统如果同时运行数个相同的程 序,它们之间就不能使用同一个堆栈段和数据段。

  如果一个大程序在运行中,它的数据段和堆栈都很大,一次fork就要复制一次,那么fork的系统开销不是很大吗?其实UNIX自有其解决的办法,大家知 道,一般CPU都是以"页"为单位来分配内存空间的,每一个页都是实际物理内存的一个映像,象INTEL的CPU,其一页在通常情况下是 4086字节大小,而无论是数据段还是堆栈段都是由许多"页"构成的,fork函数复制这两个段,只是"逻辑"上的,并非"物理"上的,也就是说,实际执 行fork时,物理空间上两个进程的数据段和堆栈段都还是共享着的,当有一个进程写了某个数据时,这时两个进程之间的数据才有了区别,系统就将有区别的" 页"从物理上也分开。系统在空间上的开销就可以达到最小。

exec( )函数族

下面我们来看看一个进程如何来启动另一个程序的执行。在Linux中要使用exec函数族。系统 调用execve()对当前进程进行替换,替换者为一个指定的程序,其参数包括文件名(filename)、参数列表(argv)以及环境变量 (envp)。exec函数族当然不止一个,但它们大致相同,在 Linux中,它们分别是:execl,execlp,execle,execv,execve和execvp,

  以execlp为例,其它函数究 竟与execlp有何区别,请通过manexec命令来了解它们的具体情况。

  一个进程一旦调用exec类函数,它本身就"死亡"了,系统把代码段替换成新的程序的代码, 废弃原有的数据段和堆栈段,并为新程序分配新的数据段与堆栈段,唯一留下的,就是进程号,也就是说,对系统而言,还是同一个进程,不过已经是另一个程序 了。(不过exec类函数中有的还允许继承环境变量之类的信息。)

那么如果我的程序想启动另一程序的执行但自己仍想继续运行的话,怎么办呢?那就是结合fork与exec的使用。下面一段代码显示如何启动运行其它程序:

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <errno.h>
 4 #include <string.h>
 5 
 6 char command[256];
 7 int main()
 8 {
 9     int rtn;
10     printf(">>");
11     
12     fgets(command, 256, stdin);
13     command[strlen(command)-1] = 0;
14     if(fork()==0) //子进程
15     {
16         execlp(command, NULL);
17         perror(command);
18         exit(errno);
19     }    
20     else  //父进程
21     {
22         wait(&rtn);
23         printf("child process return %d\n", rtn);
24     }    
25     
26     return 0;
27 }

 

 

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