Linux下进程的建立 并附Linux exec函数族
我们都知道,进程就是正在执行的程序。而在Linux中,可以使用一个进程来创建另外一个进程。这样的话,Linux的进程的组织结构其实有点像Linux目录树,是个层次结构的,可以使用pstree命令来查看。在最上面是init程序的执行进程。它是所有进程的老祖宗。Linux提供了两个函数来创建进程。
1.fork()
fork()提供了创建进程的基本操作,可以说它是Linux系统多任务的基础。该函数在unistd.h库中声明。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
printf("创建进程前\n" );
pid_tpid = fork();
if(!pid ){
printf("我是子进程哟,我的PID是:%d\n" ,getpid() );
}elseif( pid>0 ){
printf("我是父进程,我的PID是:%d,我的子进程PID是:%d\n",getpid(),pid );
}else{
printf("创建进程失败了哟\n" );
exit(1);
}
return1;
}
在调用fork()之前,只有一个进程,但是fork()之后,将产生一个该进程的子进程,该子进程完全复制父进程,此时父子两个进程同时运行。在fork()的时候,如果返回的是0,则说明该进程是子进程。如果返回大于0则说明是父进程。如果小于0(其实是-1),则说明创建进程失败了。
每个进程都有一个唯一标示符,即PID,可以使用getpid()来获取。父进程返回的pid其实是子进程的pid。
貌似这样看,fork()之后也没有什么作用。其实不然,如果fork()之后跟其他linux功能使用,还是用处很大的。比如我们可以在父子进程中通过通信协议来通信,就可以协同完成一些任务了。
2.exec系列函数
如果只有fork(),肯定是不完美的,因为fork()只能参数一个父进程的副本。而exec系列函数则可以帮助我们建立一个全新的新进程。
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[]);
以上函数在unistd.h声明。
下面我们以execl()函数为例:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
execl("/bin/ls","ls","-l",NULL);
printf("如果execl执行失败,这个就会打印出来了\n");
return1;
}该程序运行到execle()时,载入ls程序,并且覆盖当前程序的空间。这样就参数了一个新的进程,但是注意,这个新进程的PID跟载入它的进程是一样的。
3.fork()和exec()一起调用
fork()可以创建子进程,但是子进程只是父进程的副本。我们可以利用exec()函数在子进程来重新载入一个全新的进程。下面看一个两个函数联用的列子。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
pid_tpid = fork();
switch(pid )
{
case0:
printf("子进程\n");
execl("/bin/ls","ls","-l",NULL);
case-1:
printf("fork失败了\n");
exit(1);
default:
wait(NULL);
printf("完成了哟!\n");
exit(0);
}
}
首先,fork建立子进程,然后在子进程中使用execl()产生一个ls程序的进程。而父进程则调用wait()来等待,直到子进程调用结束。
附录:
说是exec系统调用,实际上在Linux中,并不存在一个exec()的函数形式,exec指的是一组函数,一共有6个,分别是:
#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 *path, char *const argv[], char *const envp[]);
其中只有execve是真正意义上的系统调用,其它都是在此基础上经过包装的库函数。
exec函数族的作用是根据指定的文件名找到可执行文件,并用它来取代调用进程的内容,换句话说,就是在调用进程内部执行一个可执行文件。这里的可执行文件既可以是二进制文件,也可以是任何Linux下可执行的脚本文件。
与一般情况不同,exec函数族的函数执行成功后不会返回,因为调用进程的实体,包括代码段,数据段和堆栈等都已经被新的内容取代,只留下进程ID等一些表面上的信息仍保持原样,颇有些神似”三十六计”中的”金蝉脱壳”。看上去还是旧的躯壳,却已经注入了新的灵魂。只有调用失败了,它们才会返回一个-1,从原程序的调用点接着往下执行。
现在我们应该明白了,Linux下是如何执行新程序的,每当有进程认为自己不能为系统和拥护做出任何贡献了,他就可以发挥最后一点余热,调用任何一个exec,让自己以新的面貌重生;或者,更普遍的情况是,如果一个进程想执行另一个程序,它就可以fork出一个新进程,然后调用任何一个exec,这样看起来就好像通过执行应用程序而产生了一个新进程一样。
事实上第二种情况被应用得如此普遍,以至于Linux专门为其作了优化,我们已经知道,fork会将调用进程的所有内容原封不动的拷贝到新产生的子进程中去,这些拷贝的动作很消耗时间,而如果fork完之后我们马上就调用exec,这些辛辛苦苦拷贝来的东西又会被立刻抹掉,这看起来非常不划算,于是人们设计了一种”写时拷贝(copy-on-write)”技术,使得fork结束后并不立刻复制父进程的内容,而是到了真正实用的时候才复制,这样如果下一条语句是exec,它就不会白白作无用功了,也就提高了效率。
返回值
如果执行成功则函数不会返回,执行失败则直接返回-1,失败原因存于errno 中。
大家在平时的编程中,如果用到了exec函数族,一定记得要加错误判断语句。因为与其他系统调用比起来,exec很容易受伤,被执行文件的位置,权限等很多因素都能导致该调用的失败。最常见的错误是:
1.找不到文件或路径,此时errno被设置为ENOENT;
2.数组argv和envp忘记用NULL结束,此时errno被设置为EFAULT;
3.没有对要执行文件的运行权限,此时errno被设置为EACCES。
l表示以参数列表的形式调用
v表示以参数数组的方式调用
e表示可传递环境变量
p表示PATH中搜索执行的文件,如果给出的不是绝对路径就会去PATH搜索相应名字的文件,如PATH没有设置,则会默认在/bin,/usr/bin下搜索。
另:调用时参数必须以NULL结束。原进程打开的文件描述符是不会在exec中关闭的,除非用fcntl设置它们的“执行时关闭标志(close on exec)”而原进程打开的目录流都将在新进程中关闭。
例子:
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
char *envp[]={“PATH=/tmp”, “USER=lei”, “STATUS=testing”, NULL};
char *argv_execv[]={“echo”, “excuted by execv”, NULL};
char *argv_execvp[]={“echo”, “executed by execvp”, NULL};
char *argv_execve[]={“env”, NULL};
if(fork()==0) {
if(execl(“/bin/echo”, “echo”, “executed by execl”, NULL)<0)
perror(“Err on execl”);
}
if(fork()==0) {
if(execlp(“echo”, “echo”, “executed by execlp”, NULL)<0)
perror(“Err on execlp”);
}
if(fork()==0) {
if(execle(“/usr/bin/env”, “env”, NULL, envp)<0)
perror(“Err on execle”);
}
if(fork()==0) {
if(execv(“/bin/echo”, argv_execv)<0)
perror(“Err on execv”);
}
if(fork()==0) {
if(execvp(“echo”, argv_execvp)<0)
perror(“Err on execvp”);
}
if(fork()==0) {
if(execve(“/usr/bin/env”, argv_execve, envp)<0)
perror(“Err on execve”);
}
}
其他参考:
Linux--exec函数族及system函数
http://blog.csdn.net/cnctloveyu/article/details/4129520
Linux系统进程控制编程(三)——exec函数族的使用
http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=20384806&do=blog&cuid=392843
linux下exec系列函数使用范例
http://hi.baidu.com/colin719/blog/item/f6ea44e782e1152fb938205c.html
Linux--exec函数族以及管道技术
http://user.qzone.qq.com/119994997/blog/1236688022
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