exec 函數(shù)族

fork 創(chuàng)建子進(jìn)程后執(zhí)行的是和父進(jìn)程相同的程序（但有可能執(zhí)行不同的代碼分支） ，子進(jìn)程往往要調(diào)用一種 exec 函數(shù)以執(zhí)行另一個程序。當(dāng)進(jìn)程調(diào)用一種 exec 函數(shù)時，該進(jìn)程的用戶空間代碼和數(shù)據(jù)完全被新程序替換，從新程序 的啟動例程開始執(zhí)行。調(diào)用 exec 并不創(chuàng)建新進(jìn)程，所以調(diào)用 exec 前后該進(jìn)程的 id 并未改變。
將當(dāng)前進(jìn)程的.text、.data 替換為所要加載的程序的.text、.data，然后讓進(jìn)程從新的.text 第一條指令開始執(zhí)行， 但進(jìn)程 ID 不變，換核不換殼。
其實(shí)有六種以 exec 開頭的函數(shù)，統(tǒng)稱 exec 函數(shù)：

1. int execl(constchar*path,const char*arg,...); 2. int execlp(constchar*file,const char*arg,...); 3. int execle(constchar*path,const char*arg,...,char*constenvp[]); 4. int execv(constchar*path,char*constargv[]); 5. int execvp(constchar*file,char*constargv[]); 6. int execve(constchar*path,char*constargv[],char*constenvp[]);

execlp 函數(shù)

加載一個進(jìn)程，借助 PATH 環(huán)境變量
intexeclp(constchar*file,constchar*arg,...);

成功：無返回；

失敗：-1

參數(shù) 1：要加載的程序的名字。該函數(shù)需要配合 PATH 環(huán)境變量來使用，當(dāng) PATH 中所有目錄搜索后沒有參 數(shù) 1 則出錯返回。
該函數(shù)通常用來調(diào)用系統(tǒng)程序。如：ls、date、cp、cat 等命令。

編寫一個程序，實(shí)現(xiàn)Linux下shell命令ls -l -a

#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>int main(void){pid_t pid;pid=fork();if(pid==-1){ perror("fork error:");exit(1);}else if(pid>0){ sleep(1);printf("parent\n");}else{execlp("ls","ls","-l","-a",NULL); } return 0;}

execl 函數(shù)

這個程序可以加載自定義的函數(shù)加載一個進(jìn)程， 通過 路徑+程序名 來加載。

intexecl(constchar*path,constchar*arg,...);

成功：無返回；

失敗：-1

對比 execlp，如加載"ls"命令帶有-l，-F 參數(shù)
execlp("ls","ls","-l","-F",NULL); 使用程序名在 PATH 中搜索。
execl("/bin/ls","ls","-l","-F",NULL); 使用參數(shù) 1 給出的絕對路徑搜索。

這個函數(shù)可以加載自定義的程序

被加載的程序：

#include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<stdio.h> int main() {while(1){sleep(1);printf("-------\n");} return 0; }

加載程序：

#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> int main(void) {pid_t pid;pid=fork();if(pid==-1){ perror("fork error:");exit(1);}else if(pid>0){ sleep(1);printf("parent\n");}else{// execlp("ls","ls","-l","-h",NULL);// execl("/bin/ls","ls","-l","-h",NULL);execl("./execl_test","execl_test","NULL"); } return 0; }

execvp 函數(shù)

加載一個進(jìn)程，使用自定義環(huán)境變量 env intexecvp(constcharfile,constcharargv[]);
變參形式：

…

argv[] (main 函數(shù)也是變參函數(shù)，形式上等同于 intmain(intargc,char*argv0,…))

變參終止條件：

NULL 結(jié)尾

固參指定 execvp 與 execlp 參數(shù)形式不同，原理一致。

將當(dāng)前進(jìn)程信息打印到文件中

int dup2(int oldfd, int newfd);完成文件描述符拷貝 #include<unistd.h> #include<fcntl.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h>int main() {int fd; //打開文件，文件名為ps.out,只寫方式打開，文件不存在創(chuàng)建，存在截?cái)?gt;為0.指定打開文件權(quán)限為644fd=open("ps.out",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0644);//返回為0為打開失敗if(fd<0){perror("open ps.out error");exit(1);} dup2(fd,STDOUT_FILENO);//dup2(3,1);fd,stdoutexeclp("ps","ps","ax",NULL);//隱式回收，進(jìn)程結(jié)束時，會把所有打開的文件都關(guān)閉掉return 0; }

exec 函數(shù)族一般規(guī)律

exec 函數(shù)一旦調(diào)用成功即執(zhí)行新的程序，不返回。只有失敗才返回，錯誤值-1。所以通常我們直接在 exec 函數(shù) 調(diào)用后直接調(diào)用 perror()和 exit()，無需 if 判斷。

l (list) 命令行參數(shù)列表

p (path) 搜素 file 時使用 path 變量

v(vector)使用命令行參數(shù)數(shù)組

e(environment) 使用環(huán)境變量數(shù)組,不使用進(jìn)程原有的環(huán)境變量，設(shè)置新加載程序運(yùn)行的環(huán)境變量

事實(shí)上，只有 execve 是真正的系統(tǒng)調(diào)用，其它五個函數(shù)最終都調(diào)用 execve，所以 execve 在 man 手冊第 2 節(jié)， 其它函數(shù)在 man 手冊第 3 節(jié)。這些函數(shù)之間的關(guān)系如下圖所示。

僵尸進(jìn)程和孤兒進(jìn)程

孤兒進(jìn)程

孤兒進(jìn)程: 父進(jìn)程先于子進(jìn)程結(jié)束，則子進(jìn)程成為孤兒進(jìn)程，子進(jìn)程的父進(jìn)程成為 init 進(jìn)程，稱為 init 進(jìn)程領(lǐng) 養(yǎng)孤兒進(jìn)程。
創(chuàng)建孤兒進(jìn)程：

#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h>int main() {pid_t pid;pid=fork();if(pid==-1){perror("fork");exit(1);}else if(pid>0){sleep(1);printf("I am parent pid= %d,parentID= %d\n",getpid(),getppid());}else if(pid==0){printf("child pid = %d,parentID=%d \n",getpid(),getppid()); sleep(3);printf("child pid = %d,parentID=%d \n",getpid(),getppid());} return 0; }

僵尸進(jìn)程

僵尸進(jìn)程: 進(jìn)程終止，父進(jìn)程尚未回收，子進(jìn)程殘留資源（PCB）存放于內(nèi)核中，變成僵尸（Zombie）進(jìn)程。
特別注意，僵尸進(jìn)程是不能使用 kill 命令清除掉的。因?yàn)?kill 命令只是用來終止進(jìn)程的，而僵尸進(jìn)程已經(jīng)終止

用wait或者waitpid回收或者殺死他爸

回收子進(jìn)程

wait 函數(shù)

一個進(jìn)程在終止時會關(guān)閉所有文件描述符，釋放在用戶空間分配的內(nèi)存，但它的 PCB 還保留著，內(nèi)核在其中保 存了一些信息：
如果是正常終止則保存著退出狀態(tài)，
如果是異常終止則保存著導(dǎo)致該進(jìn)程終止的信號是哪個。
這個 進(jìn)程的父進(jìn)程可以調(diào)用 wait 或 waitpid 獲取這些信息，然后徹底清除掉這個進(jìn)程。
我們知道一個進(jìn)程的退出狀態(tài)可 以在 Shell 中用特殊變量$?查看，因?yàn)?Shell 是它的父進(jìn)程，當(dāng)它終止時 Shell 調(diào)用 wait 或 waitpid 得到它的退出狀態(tài) 同時徹底清除掉這個進(jìn)程。
父進(jìn)程調(diào)用 wait 函數(shù)可以回收子進(jìn)程終止信息。該函數(shù)有三個功能：

阻塞等待子進(jìn)程退出

回收子進(jìn)程殘留資源

獲取子進(jìn)程結(jié)束狀態(tài)(退出原因)。

pid_t wait(int*status); 成功：清理掉的子進(jìn)程 ID；失敗：-1(沒有子進(jìn)程)

當(dāng)進(jìn)程終止時，操作系統(tǒng)的隱式回收機(jī)制會：1.關(guān)閉所有文件描述符 2. 釋放用戶空間分配的內(nèi)存。內(nèi)核的 PCB 仍存在。其中保存該進(jìn)程的退出狀態(tài)。(正常終止→退出值；異常終止→終止信號)

可使用 wait 函數(shù)傳出參數(shù) status 來保存進(jìn)程的退出狀態(tài)。借助宏函數(shù)來進(jìn)一步判斷進(jìn)程終止的具體原因
宏函 數(shù)可分為如下三組：

1

WIFEXITED(status) 為非 0 → 進(jìn)程正常結(jié)束 WEXITSTATUS(status) 如上宏為真，使用此宏 → 獲取進(jìn)程退出狀態(tài) (exit 的參數(shù))`

示例代碼：

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<sys/wait.h>int main(void) {pid_t pid,wpid;pid=fork();int status;if(pid==0){// pritnf("---child,my parent= %d,going to sleep 10s\n",getppid());sleep(3);printf("----------------child die--------------\n");return 100 ; }else if(pid>0){wpid=wait(&status);if(wpid==-1){perror("wait error:");exit(1);} if(WIFEXITED(status)){printf("child exit with %d\n",WEXITSTATUS(status));} while(1){// printf("I am parent,pid= %d,myson = %d\n",getpid(),pid);sleep(1);} }else{perror("fork");return 1;} return 0; }

2

WIFSIGNALED(status) 為非 0 → 進(jìn)程異常終止 WTERMSIG(status) 如上宏為真，使用此宏 → 取得使進(jìn)程終止的那個信號的編號。

示例代碼

int main(void) {pid_t pid,wpid;pid=fork();int status;if(pid==0){// pritnf("---child,my parent= %d,going to sleep 10s\n",getppid());sleep(20);printf("----------------child die--------------\n");return 100 ;}else if(pid>0){wpid=wait(&status);if(wpid==-1){perror("wait error:");exit(1);} if(WIFEXITED(status)){printf("child exit with %d\n",WEXITSTATUS(status));} if(WIFSIGNALED(status)){printf("child killed by %d\n",WTERMSIG(status));} while(1){// printf("I am parent,pid= %d,myson = %d\n",getpid(),pid);sleep(1);} }else{perror("fork");return 1;} return 0; }

3. 3

WIFSTOPPED(status) 為非 0 → 進(jìn)程處于暫停狀態(tài) WSTOPSIG(status) 如上宏為真，使用此宏 → 取得使進(jìn)程暫停的那個信號的編號。 WIFCONTINUED(status) 為真 → 進(jìn)程暫停后已經(jīng)繼續(xù)運(yùn)行

示例代碼

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<sys/wait.h>int main(void) {pid_t pid,wpid;pid=fork();if(pid==0){// pritnf("---child,my parent= %d,going to sleep 10s\n",getppid()); sleep(10);printf("----------------child die--------------\n");}else if(pid>0){wpid=wait(NULL);if(wpid==-1){perror("wait error:");exit(1);} while(1){// printf("I am parent,pid= %d,myson = %d\n",getpid(),pid);sleep(1);} }else{perror("fork");return 1;} return 0; }

waitpid 函數(shù)

作用同 wait，但可指定 pid 進(jìn)程清理，可以不阻塞。

pid_t waitpid(pid_t pid,int* status,in options); 成功：返回清理掉的子進(jìn)程 ID；失敗：-1(無子進(jìn)程)

特殊參數(shù)和返回情況：
參數(shù) pid：

>0 回收指定 ID 的子進(jìn)程

-1 回收任意子進(jìn)程（相當(dāng)于 wait）

0 回收和當(dāng)前調(diào)用 waitpid 一個組的所有子進(jìn)程

<-1 回收指定進(jìn)程組內(nèi)的任意子進(jìn)程

如果傳的是進(jìn)程組ID，則回收全部該組內(nèi)全部進(jìn)程，kill也可以用

返回 0：參 3 為 WNOHANG（指定為非阻塞），且子進(jìn)程正在運(yùn)行。
注意：一次 wait 或 waitpid 調(diào)用只能清理一個子進(jìn)程，清理多個子進(jìn)程應(yīng)使用循環(huán)。

#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<sys/wait.h>int main(int argc,char *argv[]) {int n=5,i; //默認(rèn)創(chuàng)建5個進(jìn)程pid_t p,q;pid_t wpid;if(argc==2){n=atoi(argv[1]);} for(i=0;i<n;i++){ //出口1，父進(jìn)程專用出口p=fork();if(p==0){break; //出口2，子進(jìn)程出口，i不自增}else if(i==3){q=p;} } //父進(jìn)程if(n==i){sleep(n);printf("I am parent,pid= %d\n",getpid(),getgid());do{ wpid=waitpid(-1,NULL,WNOHANG);//====wait(NULL);if(wpid>0){n--;} //if wpid==0 說明子進(jìn)程正在運(yùn)行，sleep(1);}while(n>0); //循環(huán)回收多個子進(jìn)程//while(wait(NULL));//while(1);printf("wait finish\n");//打印子進(jìn)程}else{sleep(i);printf("I am %dth child,pid= %d,gpid=%d\n",i+1,getpid(),getgid());}return 0; }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux系统编程--3（exec 函数族，僵尸进程和孤儿进程，wait和wait_pid回收子进程)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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