1.进程创建
1.1 pid_t fork(void);
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
- 功能:通过复制父进程创建一个新的进程(子进程)
- 参数:无
- 返回值:对于父进程返回子进程的pid,对于子进程返回0,失败返回-1
- 特点:父子进程之间数据独有
- 写实拷贝技术:先指向同一块物理内存,当物理内存数据发送改变的时候给子进程重新开辟空间(代码段是只读)
1.2 pid_t vfork(void);
#include <unistd.h>
pid_t vfork(void);
- 功能:通过复制父进程创建一个新的进程(但是父子进程共用一个虚拟地址空间)
- 特性:vfork创建子进程之后,父进程会阻塞,直到进程exit退出,或者程序替换之后才会开始运行。
父进程阻塞直到子进程退出或者程序替换后才会运行
- 特点:复习进程共用一个虚拟地址空间,如果同时运行会造成调用栈混乱。
2. 进程退出
mam手册 man 1-命令 2-系统调用接口 3-库函数
- 在main函数中return(return只有在main函数中才是退出程序的运行)
- 库函数:void exit(int status);可以在任意位置调用,退出程序的运行(/stdlib.h)
- 系统调用接口: void _exit(int status):可以在任意位置调用,退出程序的运行(unistd.h)
库函数和exit 和_exit的区别就在于:退出程序前是否会刷新缓存区 exit与return在退出程序前都会刷新缓冲区,将还没有写入文件的数据写入到文件中
_exit调用直接退出,不会刷新缓冲区,而是直接释放资源(有可能存在缓冲区中的数据丢失) return后边的数字和exit的参数status的作用:设置进程的退出码 退出码只保留低8位(我们设置进程退出码尽量保持在0~255之间)
3.进程等待
等待子进程退出,获取子进程的退出码,释放子进程资源,避免子进程成为僵尸进程。 僵尸进程 :子进程先于父进程退出,为了保存退出码,没有完全释放资源。 我们有时候虽然对父进程的退出码不关心,但是依然需要进程等待,因为要避免这个子进程成为僵尸进程。
3.1 进程等待的方法
- int wait(int* status)
- 功能:阻塞等待任意一个子进程的退出。(意味着如果当前有子进程且都没有退出就会阻塞进程一直等待。)
阻塞等待:为了完成一个功能,我们发起了一个调用,如果功能不能立即完成则一直等待 - 参数: int * status 一个int整形空间的地址,用于存放退出码。
- 返回值:成功则返回退出的子进程的pid,失败返回-1(比如没有子进程)
- int waitpid(pid_t pid, int* status, int option);
-
功能:等待一个子进程退出,但是可以等待指定的子进程,以及可以进程非阻塞等待。 非阻塞等待:为了完成一个功能,我们发起了一个调用,如果功能不能立即完成则接口立即报错返回。 -
参数: pid_t pid ——用于指定等待子进程的pid,如果为-1则表示等待任意一个子进程。 int* status——整形空间地址,用于获取退出码 int option——设置阻塞标志,0-表示阻塞等待;WNOHANG-表示非阻塞等待 -
返回值:大于0表示处理的退出子进程的pid;等于0表示当前没有子进程退出(适用于非阻塞等待);返回值小于0表示出错了,
- 代码演示:
结果:
4. 程序替换
- 程序替换定义:
一个进程正在调度管理的程序。通常很少替换当前进程调度的程序,而是创建子进程之后。替换子进程所运行的程序。 - 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),子进程往往要调用一种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。调用exec并不创建新进程,所以调用exec前后该进程的id并未改变。 - 替换函数1
输入: man execl 得到下图 其中 extern char **environ;(是一个全局变量的声明,是一个二级指针,这个全局变量中保存了所有的环境变量) 4.函数:int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]); path:要替换的新程序的路径名; argv:传递给新程序的运行参数; env:传递给新的程序的环境变量,设置为environ则表示传递默认已有的环境变量,如果自定义就是给什么有什么。 返回值:失败返回-1;成功返回0 注意:程序替换函数如果替换成功,则这个函数调用之后的代码都不会被运行,因为程序已经被替换成为新程序,而新程序运行完毕之后,进程就退出了(不会返回之前的程序运行) - 替换函数:
linux下的: (1)
#include <unistd.h>
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
path:程序路径名; argv…不定参:参数单个赋予,不需要组织成为指针数组,但是以NULL结尾;环境变量使用默认已有的。 (2)
int execlp(const char *filename, const char *arg, ...);
filename:程序不用给路径,只给名字就行,会自动默认到PATH环境变量指定的路径下去找。 (3)
int execle(const char *path, const char *arg, ...,char *const envp[]);
相比较(1)和(2),由自己设置环境变量。不使用默认环境变量。 注意: 有没有p(没有p则需要给程序路径名。有p则需要给名称不需要路径,但是程序必须在环境变量PATH指定的路径下,常用于命令); 有没有e(没有e则需要使用默认的环境变量,有e则需要设定环境变量) (4)
int execv(const char *path, char *const argv[]);
程序给路径名,不需要设定环境变量使用默认。
5. 编写一个minishell
shell:命令解释器,知道用户干什么,然后执行对应的功能程序,完成用户的要求。shell功能流程:
- 捕捉键盘输入[ ls -l -a ] —— gets(char *buf):获取一行数据
- 字符串解析得到指令名称和运行参数 [ls] [-a] [-l ]
- 创建子进程(执行指令程序(程序替换),但是如果替换了当前shell为新的指令程序,则命令运行完毕,shell就没有了)
- 在子进程中进行程序替换,让子进程运行命令程序—— execvp:用数组进行存储
- 等待子进程退出,避免子进程成为僵尸进程—— wait()
- 循环上去,重新继续捕捉输入
minishell.c: 结果:
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