unix高級編程第5版pdf，linux進程控制（一）--unix環境高級編程讀書筆記

???? 1.進程PID和特殊的3個進程

???? 每一個進程在系統中都有一個唯一的標識，這個標識叫做進程標識符，或者叫? PID（process identity）。我們可以通過調用? getpid? 函數來獲取一個進程的PID，也可以調用getppid函數來獲取當前進程的父進程PID。在? linux? 系統中，有三個特殊的進程，它們的進程? PID? 分別為0，1，2。0號進程是系統進程，它存在與內核當中，而不是磁盤文件上。該進程常被成為交換進程，或者叫? swapper。1號進程就是? init? 進程，這個進程用來讀取一些初始化文件，并且引導系統到一個狀態，如多用戶狀態，init? 進程是一個用戶進程。2號進程是頁精靈進程，用來做一些和虛擬內存相關的工作，可是這個進程我沒有在系統中找到。如果有知道的朋友，請告訴我，這個頁精靈進程在系統中是哪一個進程，另外頁精靈進程也是系統進程。需要說明的是，這3個進程都是由特殊的方式產生的，除了這3個進程以外，linux? 系統中的其它進程都是由調用? fork? 函數產生的。

???? 2.fork函數

???? fork? 函數用來創建一個子進程，這是? linux? 系統中創建子進程的唯一方式。當調用? fork? 函數之后，我們稱調用? fork? 函數產生的進程為子進程，調用fork函數的進程為父進程。fork? 函數調用一次，但是返回兩次。這兩次返回分別是在父進程和子進程中，在父進程中返回子進程的? PID，在子進程中返回0。當調用? fork? 函數成功后，父子進程就分別從調用? fork? 的地方開始執行。子進程是父進程的一個拷貝，但是現在很多的實現，并不是調用? fork? 成功之后就立即拷貝，而是采用了一種稱為? COW（copy on write）的技術，只有當子進程需要修改一些值時，才進行拷貝。拷貝的是父進程的數據空間以及堆和棧。我們可以用一個小例子來解釋一下? fork? 函數的作用及特性：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int glob = 6;
char buf[] = "a write to stdout\n";int main(void)
{pid_t pid;int var = 88;if( write(STDOUT_FILENO,buf,sizeof(buf)-1)!=sizeof(buf)-1 ){printf("write error\n");return -1;}printf("before fork\n");if( (pid=fork())<0 ){printf("fork error\n");return -1;}else if(pid==0){glob++;var++;}else{sleep(2);}printf("pid=%d\tglob=%d\tvar=%d\n",getpid(),glob,var);return 0;
}

將程序編譯生成? a.out? 直接運行，輸入命令：

./a.out

得到輸出結果如下：

a write to stdout
before fork
pid=3131	glob=7	var=89
pid=3130	glob=6	var=88

如果將程序的輸出結果重定向到一個文件：

./a.out > /tmp/a

查看? /tmp/a? 的內容：

vim /tmp/a

得到輸出結果如下：

a write to stdout
before fork
pid=3077        glob=7  var=89
before fork
pid=3076        glob=6  var=88

???? 看到這個結果，我們可能會感到奇怪。為什么第一次輸出了一次? before fork，而后面重定向到文件之后，就輸出了兩次呢？原因其實很簡單，我們之前說過，fork之后的子進程會復制父進程的數據空間和堆棧。因為? write? 函數是系統調用，沒有緩存，所以立即就輸出了。而printf在交互的情況下是行緩存的，它是由換行符刷新的，所以當沒有重定向時，printf? 碰到換行符就立即輸出了。而當把這個程序重定向到一個文件時，printf? 函數就變為全緩存的了。所以它并不立即輸出，而是保留在緩存中。在調用? fork? 之后，當子進程復制父進程時，把父進程緩存中的內容也復制到子進程的工作空間中。所以? before fork? 分別在父進程和子進程中各輸出一次。

???? fork? 函數創建的子進程，會把在父進程中打開的文件描述符，復制到子進程中，也就是說它們共享同一個文件表項。

???? 3.vfork函數

unix高級編程第5版pdf？???? vfork? 函數和? fork? 函數的基本功能是一樣的，它也是調用一次返回兩次。但是? vfork? 函數和? fork? 函數的不同在于，vfork? 的目的是創建一個新進程，該進程用來通過調用? exec? 函數來執行一個新進程，所以子進程并不復制父進程的數據空間和堆棧，而是先在父進程的工作空間中運行。vfork? 函數要求父進程等待子進程先執行，如果在調用了vfork函數之后，子進程的執行還需要依賴于父進程的進一步動作，這將導致死鎖。只有當子進程執行了? exec? 函數或者? exit? 函數之后，父進程才可以被調度執行。我們將上面的程序中的fork函數替換為vfork函數，得到的程序如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int glob = 6;int main(void)
{int var = 88;pid_t pid;printf("before vfork\n");if( (pid=vfork())<0 ){printf("vfork error\n");return -1;}else if(pid==0){var++;glob++;_exit(0);}printf("pid=%d var=%d glob=%d\n",getpid(),var,glob);return 0;
}

???? 不論你將上面的程序執行多少次，

before vfork
pid=3487 var=89 glob=7

輸出結果肯定是上面的樣子，因為? vfork? 函數保證子進程先執行。在子進程中修改了? var? 和? glob? 的值之后，就調用了? _exi? t函數退出了。因為vfork函數產生的子進程并不復制父進程的工作空間，它是在父進程的工作空間中運行的，所以子進程改變了父進程工作空間中的數據，這是很正常的。

???? 4.init? 進程領養其他進程

???? 經過前面的介紹，我們已經了解了? init? 進程。它不是一個系統進程，它就是存在于? /sbin/init? 文件。它的作用是在系統啟動時用來讀取一些初始化信息，將系統引導到一個狀態。另外，它還有一個重要的角色是收養系統中的孤兒進程。那么什么進程叫做孤兒進程呢？顧名思義，孤兒進程就是其父進程在其終止之前終止的進程。

???? init? 進程收養孤兒進程的手續是怎么樣的呢？當一個進程要終止時，內核會逐個檢查系統中的各個進程，查看它們的父進程是否是正要終止的進程，如果是這樣的話，就將它們的父進程修改為? init? 進程。

???? 另外，關于init進程清除系統中的僵死進程和僵死進程的一些概念，請參考博客點擊打開鏈接。

???? 5.wait和waitpid

shell高級編程。???? wait? 和? waitpid? 函數，用來在父進程中等待子進程的結束。wait? 函數用來等待父進程的任何一個子進程，只要有子進程終止，它就立即返回。調用? wait? 函數，會發生3種情況：

1.當該進程沒有任何子進程時，會發生錯誤，返回-1
2.當該進程的子進程都在運行，尚沒有子進程結束時，該進程會發生阻塞
3.當該進程已經有子進程終止時，可期待 ?wait ?函數立即返回，返回值為終止子進程 ?PID

waitpid? 函數和? wait? 函數的不同在于，通過參數的設置，它既可以等待任何一個子進程（這時候功能相當于? wait），又可以等待指定? pid? 的子進程，并且它可以不用阻塞。

???? 6.exec函數

???? exec? 函數族包括很多的函數，這些函數的作用都是執行一個新的進程。內核執行一個進程的唯一方法是調用? exec? 函數，但是? exec? 函數并不修改進程的PID。一般的使用方法是先調用fork函數創建一個子進程，然后在子進程中執行? exec? 函數。exec? 函數族如下：

       #include <unistd.h>extern char **environ;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 envp[]);int execv(const char *path, char *const argv[]);int execvp(const char *file, char *const argv[]);int execve(const char *filename, char *const argv[],char *const envp[]);

這六個函數的記憶方法是以? p? 結尾的? execlp? 和? execvp? 中第一個參數是文件名，而不是路徑。當執行這個文件名指定的文件時，就會在? PATH? 指定的路徑中，搜尋指定的文件。如果在文件名中出現“/”則按路徑來處理。名字中包含“l” 的函數? execl ,execlp 和? execle，說明了在這些函數中傳遞給要執行的程序的命令行參數是一個列表，這個列表以空指針NULL結尾，它們參數排列一般如下：

pathname , arg1 , arg2 , (char*)0

而函數名字中帶有v的函數? execv, execvp 和 execve，一般是將命令行參數的指針放在一個數組? argv? 中，這個數組以空指針? NULL? 結尾。函數名中包含“e”的函數? execve? 和? execle，它規定了需要向該函數傳遞環境變量。

???? 上面的6個函數中只有? execve? 是系統調用，其他的函數都是庫函數，最終都需要調用? execve? 函數。