高级Linux程序设计第三章：进程

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高级Linux程序设计第一章：入门

http://forfuture1978.iteye.com/blog/649981

高级Linux程序设计第二章：编写良好的Linux软件

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每个进程都有一个唯一的进程号。

每个进程都有一个父进程。

系统中的进程以树的形式组织，init进程(进程号为1)作为根。

进程0是调度进程，没有程序与之对应，是内核的一部分。

进程1是init进程，是在系统启动的阶段由内核启动的，对应/sbin/init程序，是普通的用户进程。

程序中可以通过getpid()得到进程号，通过getppid()得到父进程的进程号。

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#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

int main ()

{

??? printf (“The process ID is %d\n”, (int) getpid ());

??? printf (“The parent process ID is %d\n”, (int) getppid ());

??? return 0;

}

通过ps命令可以得到系统中运行的所有进程。

通过kill命令可以杀掉某个进程。

1、创建进程

1.1、system函数

system函数提供了一种在程序中运行一个命令的简单方法。

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#include <stdlib.h>

int main ()

{

??? int return_value;

??? return_value = system (“ls -l /”);

??? return return_value;

}

1.2、fork及exec函数

当程序调用fork的时候，则一个完全复制的子程序被创建。

父进程将从fork被调用的地方继续执行下去。

子进程也是从相同的地方运行下去。

父进程中fork函数的返回值是子进程的进程号。

子进程中fork函数的返回值是零。

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

int main ()

{

??? pid_t child_pid;

??? printf (“the main program process ID is %d\n”, (int) getpid ());

??? child_pid = fork ();

??? if (child_pid != 0) {

??????? printf (“this is the parent process, with id %d\n”, (int) getpid ());

??????? printf (“the child’s process ID is %d\n”, (int) child_pid);

??? }

??? else

??????? printf (“this is the child process, with id %d\n”, (int) getpid ());

??? return 0;

}

exec函数将当前运行的进程替换为另一个程序。

exec函数是一组函数：

包含p的函数(execvp, execlp)接收的参数是程序名。

不包含p的函数接收的参数是程序的全路径。

包含v的函数(execv, execvp, execve)以数组的形式接收参数列表。

包含l的函数(execl, execlp, execle)以列举的形式接收参数列表。

包含e的函数(execve, execle)以数组的形式接收环境变量。

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

/* Spawn a child process running a new program. PROGRAM is the name of the program to run; the path will be searched for this program. ARG_LIST is a NULL-terminated list of character strings to be passed as the program’s argument list. Returns the process ID of the spawned process. */

int spawn (char* program, char** arg_list)

{

??? pid_t child_pid;

??? /* Duplicate this process. */

??? child_pid = fork ();

??? if (child_pid != 0)

??? /* This is the parent process. */

??????? return child_pid;

??? else {

??????? /* Now execute PROGRAM, searching for it in the path. */

??????? execvp (program, arg_list);

??????? /* The execvp function returns only if an error occurs. */

??????? fprintf (stderr, “an error occurred in execvp\n”);

??????? abort ();

??? }

}

int main ()

{

??? /* The argument list to pass to the “ls” command. */

??? char* arg_list[] = {

??????? “ls”, /* argv[0], the name of the program. */

??????? “-l”,

??????? “/”,

??????? NULL /* The argument list must end with a NULL. */

??? };

??? /* Spawn a child process running the “ls” command. Ignore the returned child process ID. */

??? spawn (“ls”, arg_list);

??? printf (“done with main program\n”);

??? return 0;

}

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2、信号

信号是发送给进程的特殊信息。

当一个进程接收到一个信号的时候，它会立即处理此信号，并不等待完成当前的函数调用甚至当前一行代码。

系统会在特殊情况下向进程发送信号：

SIGBUS:总线错误

SIGSEGV:段违规

SIGFPE:浮点数异常

一个进程可以向另一个进程发送信号。

可以发送SIGTERM和SIGKILL信号来结束一个进程。

信号可以用来向一个进程发送命令。有两种用户自定义信号：SIGUSER1和SIGUSR2

sigaction函数设定信号处理方式

SIG_DFL表示使用默认的信号处理方式。

SIG_IGN表示此信号可以被忽略。

第二个参数是sigaction结构体，其包括一个信号处理函数。

由于信号处理是异步的，因而在信号处理函数中不要调用I/O操作，也不要调用库或者系统的函数。

信号处理函数中应该尽量处理最少的东西。

信号处理函数也可能被另一个信号中断。

如果在信号处理函数中期望对一个全局变量进行操作，此变量应该是sig_atomic_t类型。

#include <stdio.h>

#include <signal.h>

#include <string.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

sig_atomic_t sigusr1_count = 0;

void handler(int signal_number)

{

++sigusr1_count;

}

int main(int argc, char* argv[])

{

??? printf("the process ID is %d\n", (int)getpid());

??? struct sigaction sa;

??? memset(&sa, 0, sizeof(sa));

??? sa.sa_handler = &handler;

??? sigaction(SIGUSR1, &sa, NULL);

??? int i = 0;

??? while(i < 100)

??? {

??????? sleep(1);

??????? i++;

??? }

??? printf("SIGUSR was raised %d times\n", sigusr1_count);

??? return 0;

}

编译上述代码为程序sigusr1

gcc -o sigusr1 sigusr1.c

运行程序

[liuchao@localhost Signal]$ ./sigusr1

the process ID is 3401

在另一个终端，用ps命令得到sigusr1的进程号

[liuchao@localhost ~]$ ps -a

PID TTY TIME CMD

3401 pts/1 00:00:00 sigusr1

3403 pts/3 00:00:00 ps

向此进程号发送多个sigusr1信号

[liuchao@localhost ~]$ kill -s SIGUSR1 3401

[liuchao@localhost ~]$ kill -s SIGUSR1 3401

[liuchao@localhost ~]$ kill -s SIGUSR1 3401

[liuchao@localhost ~]$ kill -s SIGUSR1 3401

[liuchao@localhost ~]$ kill -s SIGUSR1 3401

当进程结束后

[liuchao@localhost Signal]$ ./sigusr1

the process ID is 3401

SIGUSR was raised 5 times

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3、结束进程

一个进程可以有两种方式结束：

进程本身调用exit函数，或者其main函数结束。

进程接收到信号后异常结束。

ctrl+c发送SIGINT信号

kill命令发送SIGTERM信号

abort函数发送SIGABRT信号

SIGKILL函数会立即结束一个进程，此信号不能被阻止，被程序自己处理。

所有这些信号都可以用kill命令发送

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% kill -KILL pid

用kill函数可以在程序中向一个进程发送信号。kill (child_pid, SIGTERM);

有关wait函数：

wait函数阻止当前的进程，直到其中一个子进程结束。

waitpid函数等待一个指定的子进程结束。

wait3函数等待子进程结束并返回子进程的各种资源使用的统计。

wait4函数等待特定的子进程结束并返回子进程的各种资源使用的统计。

int main ()

{

??? int child_status;

??? /* The argument list to pass to the “ls” command. */

??? char* arg_list[] = {

??????? “ls”, /* argv[0], the name of the program. */

??????? “-l”,

??????? “/”,

??????? NULL /* The argument list must end with a NULL. */

??? };

??? /* Spawn a child process running the “ls” command. Ignore the returned child process ID. */

??? spawn (“ls”, arg_list);

??? /* Wait for the child process to complete. */

??? wait (&child_status);

??? if (WIFEXITED (child_status))

??????? printf (“the child process exited normally, with exit code %d\n”, WEXITSTATUS (child_status));

??? else

??????? printf (“the child process exited abnormally\n”);

??? return 0;

}

所谓僵死的进程指的是一个进程结束了但资源尚未被回收。

父进程有责任在子进程结束的时候用wait函数回收子进程的资源。

在子进程尚未被父进程回收的时候，其在系统中作为僵死进程存在。

#include <stdlib.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

int main ()

{

??? pid_t child_pid;

??? /* Create a child process. */

??? child_pid = fork ();

??? if (child_pid > 0) {

??????? /* This is the parent process. Sleep for a minute. */

?????? sleep (60);

??? }

??? else {

??????? /* This is the child process. Exit immediately. */

??????? exit (0);

??? }

??? return 0;

}

% ps -e -o pid,ppid,stat,cmd

3824 2888 S+ ./zombie

3825 3824 Z+ [zombie] <defunct>

当一个程序结束的时候，其所有的子进程都被一个特殊的进程(init进程)继承。init进程负责回收所有它继承过来的僵死的子进程。

当一个子进程结束的时候，将对其父进程发送SIGCHID信号。

一个进程可以通过处理SIGCHID信号来回收子进程。

#include <signal.h>

#include <string.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/wait.h>

sig_atomic_t child_exit_status;

void clean_up_child_process (int signal_number)

{

??? /* Clean up the child process. */

??? int status;

??? wait (&status);

??? /* Store its exit status in a global variable. */

??? child_exit_status = status;

}

int main ()

{

??? /* Handle SIGCHLD by calling clean_up_child_process. */

??? struct sigaction sigchld_action;

??? memset (&sigchld_action, 0, sizeof (sigchld_action));

??? sigchld_action.sa_handler = &clean_up_child_process;

??? sigaction (SIGCHLD, &sigchld_action, NULL);

??? /* Now do things, including forking a child process. */

??? /* ... */

??? return 0;

}

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