开发者社区> 可口也可樂、> 正文
阿里云
为了无法计算的价值
打开APP
阿里云APP内打开

Linux进程控制(3)

简介: Linux进程控制(3)
+关注继续查看
  • 示例2:非阻塞等待


#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
int main()
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if(pid < 0){//fork失败
        printf("%s fork error\n",__FUNCTION__);
        return 1;
    }else if( pid == 0 ){ 
        //child执行
        printf("child is run, pid is : %d\n",getpid());
        sleep(5);
        exit(1);
    } else{
        //father执行
        int status = 0;
        pid_t ret = 0;
        do{
            ret = waitpid(-1, &status, WNOHANG);//非阻塞式等待
            if( ret == 0 ){//等待失败则继续等待
                printf("child is running\n");
                //TODO...等待执行其他任务,待会再等待
            }
            sleep(1);
        }while(ret == 0);
        //等待成功打印对应信息
        if( WIFEXITED(status) && ret == pid ){
            //退出正常输出退出码
            printf("wait child 5s success, child return code is :%d.\n",WEXITSTATUS(status));
        }else{
            //退出异常
            printf("wait child failed, return.\n");
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}


image.png


  • 总结:
  1. 如果子进程已经退出,调用wait/waitpid时,wait/waitpid会立即返回,并且释放资源,获得子进程退出信息
  2. 如果在任意时刻调用wait/waitpid,子进程存在且正常运行,则进程可能阻塞
  3. 如果不存在该子进程,则立即出错返回
  • 示图:


2、获取status


概念:

wait和waitpid,都有一个status参数,该参数是一个输出型参数,由操作系统进行将退出信息填充


如果传递NULL,表示不关心子进程的退出状态信息;如果传递变量地址,操作系统会根据该参数将子进程的退出信息反馈给父进程


使用对应的宏可以方便查看我们需要的退出信息:WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态,则为真(查看进程是否是正常退出);WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零,提取子进程退出码(查看进程的退出码)


注:status不能简单的当作整形来看待,可以当作位图来看待(只有status的低16比特位有有效信息)


示图:


注意:

如果是正常退出,我们可以进一步获取子进程退出的退出码(退出状态),通过退出码判断进程执行的结果如何,是对还是错


如果是异常退出,那么退出码变没有意义(执行任务已经失败),只需要考虑低7位的信息查看是怎样的异常


示例:


#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()
{
    pid_t pid;
    if ( (pid=fork()) == -1 )
        perror("fork"),exit(1);
    if ( pid == 0 ){
        sleep(20);
        exit(10);
    } else {
        int st;
        int ret = wait(&st);
        if ( ret > 0 && ( st & 0X7F ) == 0 ){ // 正常退出
            printf("child exit code:%d\n", (st>>8)&0XFF);
        } else if( ret > 0 ) { // 异常退出
            printf("sig code : %d\n", st&0X7F );
        }
    }
}


3、理解等待


  • 以OS的视角理解:
  1. 父进程创建子进程,并调用系统接口wait/waitpid进行等待
  2. 系统会将当前进程放进等待队列,并将进程的状态设置为非R
  3. 当到一定程度时,系统会唤醒进程,进程由等待队列转为运行队列,同时状态变为R


四、进程替换


1、替换原理


用fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序(但有可能执行不同的代码分支)


如果想执行不同程序,子进程可以调用一种exec函数以执行另一个程序


当进程调用一种exec函数时,该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换,从新程序的启动例程开始执行


注:调用exec并不创建新进程,只是将进程的代码和数据写时拷贝成新程序的代码和数据(达到替换的效果),所以调用exec前后该进程的id并未改变


示图:


2、替换方法


exec系列函数原型:


#include <unistd.h>`
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg, ...,char *const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);


  • 注意:


  1. 这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行,不再返回(已经将代码和数据全部替换,执行新程序的执行逻辑)


  1. 如果调用出错则返回-1,所以exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值


  • 命名理解:


l(list) : 表示参数采用列表的形式传入如何使用程序或者命令
v(vector) : 参数用数组
p(path) : 有p自动搜索环境变量PATH
e(env) : 表示自己维护环境变量  


image.png


具体使用介绍


//子进程替换程序为ls命令
execl("/user/bin/ls","ls","-i","-a","-l",NULL);   
//注:l表示列表形式,即以可变参数的形式使用程序,最后一个参数需要传入NULL,表示参数传入结束
execlp("ls","ls","-i","-a","-l",NULL); 
//注:对于ls这样的系统命令,其路径被储存在PATH环境变量里,execlp函数会自动到PATH里通过各路径去寻找ls命令;如果系统程序指令,则要么拷贝程序到PATH里的某个路径下,或者添加程序路径到PATH变量里
//注:对于这里两个ls其实并不冲突,第一个表示程序的名称,第二个表示如何通过参数列表使用程序(使用时需要带上名称)
char* const MY_Env[]={
    "MYENV=hello linux",NULL
}
execle("./mycmd","mycmd",NULL,MY_Env); 
//注:对于不是当前环境变量,需要自己组装,或者将添加到当前环境变量里
char* const MY_acgv[]={
    "ls",
    ,"-l"
    ,"-a"
    ,"-i"
    ,NULL
}
execv("/user/bin/ls",MY_acgv); 
//注:v表示数组的形式传入参数列表
execvp("ls",MY_acgv); 
execve("/user/bin/ls",MY_acgv,env); 


  • 示例:替换程序为mycmd




test_exec.c:
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<wait.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    pid_t id=fork();
    if(id==0)
    {
        //child
        printf("I am child :pid:%d ppid:%d\n",getpid(),getppid());
        execl("./mycmd","mycmd",NULL);   
        exit(1);
    }
    printf("I am father:pid:%d ppid:%d\n",getpid(),getppid());
    int status=0;
    pid_t ret=waitpid(id,&status,0);
    if(ret>0&&WIFEXITED(status))
    {
        printf("wait for id:%d eixt code:%d\n",id,WEXITSTATUS(status));
    }
    else if(ret>0)
    {
        printf("eixt error sign:%d codedump:%d\n",status&0x7F,(status>>7)&1);
    }
    return 0;
}
mycmd.c:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    for(int i =0; i < 10; i ++)
        printf("cmd: %d\n", i);
    
    printf("MYENV: %s", getenv("MYENV"));
    return 0;
}
Makefile:
.PHONY:all
all: exec_cmd  mycmd
    
exec_cmd:exec_cmd.c
    gcc -o $@ $^
mycmd:mycmd.c
    gcc -o $@ $^ -std=c99

.PHONY:clean
clean:
    rm -f exec_cmd mycmd


结果:


注:本质上只有execve是真正的系统调用,其它五个函数最终都调用execve(在系统调用上的一个封装),所以execve在man手册 第2节,其它函数在man手册第3节


示图:


注:对于软件或者程序执行,要预先将存在磁盘里的软件或者程序加载到CPU上,而我们也可以将exec系列函数看作是一种特殊的加载器


五、实现简易shell


shell视角执行:

shell读取新的一行输入,建立一个新的进程,在这个进程中运行程序并等待这个进程结束,再进行新的输入读取


注意:

对于shell来说作为命令行解释器,执行命令需要将执行结果给用户看到,这时候就需要子进程执行,让子进程的结果返回,即父进程等待回收子进程


但是对于一些内建命令则需要shell自己执行,例如执行cd …返回上层目录,我们希望的并不是子进程返回上层目录,所以需要shell自己执行


具体流程:

获取命令行


解析命令行


建立一个子进程(fork)


替换子进程(execvp)


父进程等待子进程退出(wait)


示图:


注:根据这些思路,和我们前面的学的技术,就可以自己来实现一个shell了


实现代码:


#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX 128
#define SIZE 32

char cmd_line[MAX];//保存获取输入
char* cmd_parse[SIZE];//命令选项

int main()
{
    //不断执行
    while(1)
    {
        memset(cmd_line,0,sizeof(cmd_line));//清空数据
        printf("[zgj@myhost my_mini_shell]$ ");//显示词条
        fflush(stdout);//强制刷新

        if(fgets(cmd_line,sizeof(cmd_line)-1,stdin))//获取数据
        {
            //获取成功,设置结束符
            cmd_line[strlen(cmd_line)-1]='\0';//注意这里的下标需要减一,因为最后一个接收到的是回车符\n
            //切分命令选项
            int index=0;
            cmd_parse[index]=strtok(cmd_line," ");
            while(cmd_parse[index]!=NULL)
            {
                index++;
                cmd_parse[index]=strtok(NULL," ");
            }
            //分析指令
            if(strcmp(cmd_parse[0],"cd")==0)
            {
                if(chdir(cmd_parse[1])==0)
                    continue;
            }
            else//非内置命令,子进程执行
            {
                pid_t id=fork();
                if(id==0)
                {
                    //child
                    execvp(cmd_parse[0],cmd_parse);
                    exit(1);
                }
                //father
                int status=0;
                pid_t ret=waitpid(-1,&status,0);
                if(ret>0&&WIFEXITED(status))
                {
                    printf("exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));
                }
            }
        }
    }
    return 0;
}

版权声明:本文内容由阿里云实名注册用户自发贡献,版权归原作者所有,阿里云开发者社区不拥有其著作权,亦不承担相应法律责任。具体规则请查看《阿里云开发者社区用户服务协议》和《阿里云开发者社区知识产权保护指引》。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容,填写侵权投诉表单进行举报,一经查实,本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。

相关文章
Linux 技巧:让进程在后台可靠运行的几种方法
Linux 技巧:让进程在后台可靠运行的几种方法 我们经常会碰到这样的问题,用 telnet/ssh 登录了远程的 Linux 服务器,运行了一些耗时较长的任务, 结果却由于网络的不稳定导致任务中途失败。
752 0
Linux 技巧:让进程在后台可靠运行的几种方法
原文地址: http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-nohup/ 申 毅, 软件工程师, IBM 中国软件开发中心 简介: 想让进程在断开连接后依然保持运行?如果该进程已经开始运行了该如何补救? 如果有大量这类需求如何简化操作? 我们经常会碰到这样的问题,用 telnet/ssh 登录了远程的 Linux 服务器,运行了一些耗时较长的任务, 结果却由于网络的不稳定导致任务中途失败。
1078 0
170
文章
0
问答
文章排行榜
最热
最新
相关电子书
更多
低代码开发师(初级)实战教程
立即下载
阿里巴巴DevOps 最佳实践手册
立即下载
冬季实战营第三期:MySQL数据库进阶实战
立即下载