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一、进程终止
1.2 进程退出码
我们常见的main函数的返回值就是进程退出码，退出码包含进程退出的信息
退出场景
代码运行完毕，结果正确 ，返回0（退出码）
代码运行完毕，结果不正确，返回非0（退出码）
代码异常终止，返回非0的未知退出码
1.3 进程常见退出场景
正常终止（可以通过 echo $? 查看进程退出码）：
- 从main返回
- 调用exit
- _exit
exit和_exit的参数都是退出码，但两者退出方式有所不同。
-
exit在任意地方调用，都代表终止进程，参数是退出码!会进行收尾工作，比如执行用户的清理函数、刷新缓冲区、关闭流等。
-
_出口终止进程，强制终止进程，不要进行进程的后续收尾工作
异常退出：
- ctrl + c，信号终止
- 程序出错
查看最近一次进程退出的退出码：echo $?
每一个退出码对应一种退出信息，但已知错误也是有限的，我们可以通过strerror()函数查看每个退出码对应的信息，可以看到Linux下退出对应的有效退出码只到133.
那异常退出，返回的错误码是多少呢？
我们可以给程序弄一些运行错误，比如除0，使用野指针等
可以看到退出是139，没有对应的退出信息。
二、进程等待
2.1 进程等待必要性
- 通过获取子进程退出的信息，能够得知子进程执行结果。
- 可以保证:时序问题，子进程先退出,父进程后退出
- 进程退出的时候会先进入僵尸状态，会造成内存泄漏的问题，需要通过父进程wait，释放该子进程占用的资源!
2.2 进程等待的方法
2.3 等待函数wait
wait函数的使用
其实很简单，只需要根据返回值执行结果。
返回值：
- 成功返回被等待进程pid，失败返回-1。
参数：
- 输出型参数，获取子进程退出状态,不关心则可以设置成为NULL
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
int main()
{
pid_t id = fork();//创建一个子进程
if(id == 0)
{
//创建成功，让子进程做特定的事情
int cnt = 5;
while(cnt--)
{
printf("child[%d] running: %d\n",getpid(),cnt);
sleep(0);
}
}
exit(1);//做完自己的事情直接退出
}
printf("father start waitting\n");
pid_t ret = wait(NULL);//status先置为空
if(ret > 0)
{
//等待成功
printf("waitting successful:%d\n",ret);
}
else
{
printf("waitting fail: %d\n",ret);
}
return 0;
}
关于wait的参数status下一个函数介绍
2.4 等待函数waitpid
pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
返回值：
- 当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
- 如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0；
- 如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；
参数：
pid：
- pid=-1，等待任意一个子进程。与wait等效。
- pid>0，等待其进程ID与pid相等的子进程。
status:
- 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）
options:
- 0 : 默认行为，阻塞等待
- WNOHANG: 非阻塞等，若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进程的ID。
2.4.1 参数status
从前面可以知道一个程序的退出大致可分为两种
程序正常结束，有退出码，返回退出码
程序异常结束，没有退出码，返回异常信号
既然父进程等待子进程结束，获取子进程退出信息，那么就需要拿到向对应的退出码或者异常信号。status参数就是用来获取对应信息的，那返回的信息父进程怎么解析呢？
status是一个输出型参数传入的是整型指针，整型有32个比特位，低16个比特位存放退出信息，如下图所示
那么怎么获取两种信息呢？
假设父进程传参为：
获取退出码：只需让它右移8位，然后与上低8位全1的数即0xff
获取异常信号：不用移位，直接与上低7位是1的数即可，即0x7f
程序正常结束
进程异常结束
当然也不用每次都这么麻烦
系统给了两个宏定义，可以直接使用
- 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）
2.4.2 参数options
- 阻塞的本质:其实是进程的PCB被放入了等待队列，并将进程的状态改为S状态
- 返回的本质:进程的PCB从等待队列拿到R（运行）队列，从而被CPU调度
阻塞状态就是父进程啥也不干，等着子进程
非阻塞状态就是父进程在等子进程的时候，自己去做其他事，做完或者做完一部分，再去询问子进程是否结束，如果子进程结束，那么父进程等待过程结束，否则父进程接着做自己的事。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
int main()
{
pid_t id = fork();//创建一个子进程
if(id == 0)
{
//创建成功，让子进程做特定的事情
int cnt = 5;
// int i = cnt/0;
while(cnt--)
{
printf("child[%d] running: %d\n",getpid(),cnt);
sleep(1);
}
exit(1);//做完自己的事情直接退出
}
//等待10秒不回收子进程
//sleep(10);
printf("father start waitting\n");
int status = 0;
while(1)
{
pid_t ret = waitpid(id,&status,WNOHANG);
if(ret == 0)
{
//子进程还没有结束
printf("Do father thing\n");
sleep(1);//1秒一次
}
else if(ret > 0)
{
if(WIFEXITED(status))
{
//正常退出
printf("exit code: %d\n",WEXITSTATUS(status));
}
else
{
printf("error, get a signal!\n");
}
break;//退出循环
}
else
{
printf("fail\n");
break;
}
}
}
三、进程替换
3.1 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),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。
3.2 替换函数
C语言库里面的相关替换函数
函数解释：
- 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。
- 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
其实它们本质都在调用一个系统接口，只是经过了封装而已。
命名解释：
- l(list) : 表示参数采用列表
- 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
带 l 的表示，命令行参数以列表传入，如execl、execlp、execle
带v的表示将命令行参数以数组的形式传入
带p的表示自动传入环境变量
execlp 使用环境变量，可以直接使用ls，就能找到对应的地址
带e的表示传入自定义的环境变量给要替换的程序
传入自己的写的环境变量，当然真实的环境环境变量不会这么随意
在test1.c文件里面打印环境变量，若不用程序替换执行该程序，就会打印全局的环境变量。程序替换传入自己的环境变量后就会打印传入的，入下图：
这几个函数就是这四种情况的组合，看参数使用即可。