進程等待&程序替換

進程等待

一個進程在終止時會關閉所有的文件描述符，釋放在用戶空間分配出來的內存，但它的PCB還保留著，而且內核中還保存著一些信息，如果是正常終止，則保存著退出狀態，如果是異常終止，則保存著導致該進程終止信號是哪個，。這個進程的父進程可以調用wait和waitpid獲取這些信息，然後徹底清除這個進程。

一個進程的父進程是shell進程，當它終止時shell就會調用wait或者waitpid得到它的退出狀態，然後清除這個進程。當一個進程正常或者異常終止的時候，內核就會向父進程發送SIGCHLD信號，對於這種信號，系統默認動作是忽略它。

 

【調用wait或者waitpid的進程會發生什麼情況？】

（1）如果這個進程的所有子進程都還在運行，則這個進程就會阻塞。

（2）如果一個子進程已終止，正等待父進程獲取其終止狀態，則取得該子進程的終止狀態後立即返回。

（3）如果這個進程它沒有任何子進程，則立即出錯返回。

 

頭文件：

#include

#include

 

1）pid_t wait(int *status);

返回值：成功返回被等待進程pid，失敗返回-1

參數：輸出型參數，獲取進程退出狀態，不關心則可以設置為NULL

如果進程由於接收到SIGCHLD而調用wait，則可期望wait會立即返回；但如果在任意時刻調用wait，則進程可能阻塞。

在一個子進程終止前， wait使其調用者堵塞，而waitpid有一個選項，可使調用者不堵塞。如果status不是空指針，則終止進程的終止狀態就存放在它所指的單元內。如果不關心終止狀態，則可將參數設置為空指針（waitpid同樣適用）。

例：

運行結果：

 

2）pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

返回值：

a、當正常返回的時候waitpid返回收集到的子進程的進程id

b、如果設置了選項WNOHANG，而調用中waipid發現沒有已退出的子進程可收集，則返回0

c、如果調用中出錯，則返回-1，這時errno會被設置成相應的值以指示錯誤所在

d、當pid所指示的子進程不存在，或此進程存在，但不是調用進程的子進程，waitpid就會出錯返回，這時errno被設置為ECHILD

參數：

a、pid（進程id）

pid=-1；等待任一個子進程，與wait等效。

pid >0；等待其進程ID與pid相等的子進程。

pid == 0；等待其組id等於進程組id的任一個子進程。

pid <-1；等待其組ID等於pid絕對值的任一個子進程。

b、status（int型）

status的高8位（WIFEXITED(status)） :若為正常終止子進程返回的狀態，則為真。（查看進程是否是正常退出）
status的低8位 （WEXITSTATUS(status)） : 若WIFEXITED非零，提取子進程退出碼。（查看進程的退出碼）

例：

運行結果：

正常：

異常：exit(257);

 

3）檢查wait和waitpid所返回的終止狀態：

a、利用按位與，得到static的前8位和後8位

b、利用系統中的宏

WIFEXITED(status) : 若為正常終止子進程返回的狀態，則為真。

WEXITSTATUS(status) : 若WIFEXITED非零，返回子進程退出碼，提取進程退出返回值，如果子進程調exit(7),WEXITSTATUS(status就會返 回7。請注意,如果進程不是正常退出的,也就是說,WIFEXITED返回0,這個值就毫無意義。

說明：status 並不簡簡單單是一個整形變量，父進程和子進程之間所有的狀態交互都要通過這個int來表示，所以這個int的若干bit位都是有特殊的含義的，那麼這個“int”如何編碼就比較重要了，和IP地址一樣，它是比較緊湊的，或者說是比較擁擠的。

status指出了子進程是正常退出還是被非正常結束的（一個進程也可以被其他進程用信號結束），以及正常結束時的返回值，或被哪一個信號結束或進程的退出碼是多少等信息，這些信息都被放在整數的不同二進制位中，所以用常規的方法讀取會非常麻煩，所以開發者就設計了一套專門的宏（macro）來完成這項工作。

4）wait和waitpid的作用：

a、等待目的：子進程讀取到子進程退出的一個狀態信息

b、讓系統釋放掉子進程占有的僵屍狀態的資源

c、運行時不保證父子進程誰先運行，可保證子進程先退出，等待使父子進程的退出同步起來（即退出產生一定的順序）

5）waitpid提供了wait沒有提供的功能：

 

a、waitpid可等待一個特定的進程

b、waitpid提供了一個wait的非阻塞版本

c、waitpid支持作業控制

 

 

程序替換

用fork創建子進程後執行的是和父進程相同的程序，子進程往往要調用一種exec函數來執行另一個程序。當進程調用一種exec函數時，該進程的用戶空間代碼和數據完全被新程序進行替換，從新程序的啟動例程開始執行，調用exec並不創建新的進程，所以調用exec前後該進程的id並未改變。

1）6種以exec開頭的函數：

#incldue

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 emp[]);

int execv(const char* path,char* const argv[]);

int execp(const char* file,char* const argv[]);

int execve(const char* path,char* const argv[],char* const emp[]);

這些函數如果調用成功，則加載新的程序從啟動代碼開始執行，不再返回。如果調用出錯則返回-1，所以exec函數只有出錯的返回值而沒有成功的返回值。

 

2）這些函數的規則：

不帶字母p(表示path)的exec函數 第一個參數必須是程序的相對路徑或絕對路徑,例如"/bin/ls"或"./a.out",而不能 是"ls"或"a.out"。對於帶字母p的函數: 如果參數中包含/,則將其視為路徑名。 否則視為不帶路徑的程序名,在PATH環境變量的目錄列表中搜索這個程序。
帶有字母l( 表示list)的exec函數要求將新程序的每個命令行參數都當作一個參數傳給它,命令行參數的個數是可變的,因此函數原型中有...,...中的最後一個可變參數應該是NULL, 起sentinel的作用。
帶有字母v( 表示vector)的函數,則應該先構造一個指向各參數的指針數 組,然後將該數組的首地址當作參數傳給它,數組中的最後一個指針也應該是NULL,就像main函數的argv參數或者環境變量表一樣。
對於以e (表示environment)結尾的exec函數,可以把一份新的環境變量表傳給它,其他exec函數仍使用當前的環境變量表執行新程序。

 

例：

運行結果：