1.进程等待

1.1进程等待必要性

1.2进程等待的方法

1.3获取子进程status

2.程序替换

2.1替换原理

2.2替换函数

2.3execl使用实例：

2.4 minishell实现

1.进程等待

1.1进程等待必要性

·子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成‘僵尸进程’的问题，进而造成内存泄漏。

·父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。如，子进程运行完成，结果对还是不对，或者是否正常退出。

·父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息

1.2进程等待的方法

wait方法

#include<sys/types.h>

#include<sys/wait.h>

pid_t wait(int* status);

wait是一个阻塞接口，功能是等待当前调用者的任意一个子进程退出（如果已经有退出的直接处理），获取返回值，释放资源

返回值：成功返回被等待进程pid，失败返回-1

status参数：是一个int空间的地址，用于向指定空间中存放子进程的退出返回值

waitpid方法

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

waitpid接口既可以等待任意一个子进程退出，也可以等待指定的子进程退出

pid参数：>0则表示等待指定pid的子进程退出；

-1表示等待任意一个子进程的退出

waitpid接口既可以阻塞等待，也可以使用非阻塞等待

options参数：0-表示默认阻塞等待；

WNOHANG-设置为非阻塞（当前没有子进程退出则会返回0）

返回值：成功则返回处理的退出子进程的pid，若没有子进程退出则返回0；出错则返回-1

阻塞接口：

为了完成一个功能发起了一个调用，但是这个调用完成条件不具备，则接口一直等待不返回。

操作流程简单，但是对资源利用率较低。

非阻塞接口：

为了完成一个功能发起了一个调用，但是这个调用完成条件不具备，则立即报错返回。

操作流程稍微复杂一些（通常需要循环操作），但是对资源的利用率较高。

1.3获取子进程status

wait和waitpid，都有一个status参数，该参数是一个输出型参数，由操作系统填充。

如果传递NULL，表示不关心子进程的退出状态信息。

否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程。

status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下图（只研究status低16比特位）：

通过wait获取的返回值，有多个信息，其中进程的退出码只是其中一部分，并且只用了1个字节保存（如果exit给的退出码过大，就会截断）

coredump翻译过来就是核心转储，当程序异常退出的时候，保存程序运行信息，便于能够事后调试，默认处于关闭状态（隐私&安全，占据磁盘空间）

异常信号值--作用就是保存退出异常退出原因，为0则表示程序是正常退出，非0则表示异常退出

因此要获取一个进程的退出码，首先得确定这个进程是否是正常退出，如果是，才有意义

代码中关心的问题：

如何判断进程是否是正常退出：取出status中的低7位--status & 0x7f

如何从status中取出退出码：取出status中的低16位中的高8位--(status>>8) & 0xff

获取status实例：

 #include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <sys/wait.h>//wait&waitpidint main()
{pid_t cpid=fork();if(cpid < 0){perror("fork error");}else if(cpid==0){printf("i am child process!\n");sleep(5);exit(99);}int status,ret;while((ret=waitpid(-1,&status,WNOHANG))==0){printf("现在子进程还没退出...\n");sleep(2);}                                                                                                                                                                                    if(ret<0){perror("fork error");return -1;}if((status & 0x7f)== 0){printf("%d 子进程退出了！ 返回值是：%d\n",ret,(status>>8)&0xff);}else{printf("子进程是异常退出的！\n");}sleep(10000000);return 0;}

异常退出实例：

2.程序替换

2.1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。

其实就是加载一个新的程序到内存中，将指定进程的pcb页表映射信息进行修改，让其调度管理新的程序运行。

2.2替换函数

其实有六种以exec开头的函数,统称exec函数:

#include <unistd.h>

int execl(const char *path, const char *arg, ...);

int execlp(const char *file, const char *arg, ...); //int execlp("ls","ls","-l",NULL)

int execle(const char *path, const char *arg, ...,char *const env[]);//int execle("/bin/ls","ls","-l",NULL,env);

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 env[]);

返回值：

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。

2.3execl使用实例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc,char *argv[],char *env[]){printf("本来运行程序的起始~\n");execlp("ls","ps",NULL);                                                            printf("本来程序结束\n");}

原程序在运行到execlp函数时发生了替换，执行了ls程序，原程序不再执行。

2.4 minishell实现

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>int main(){while(1){printf("【user@host ~】$ ");fflush(stdout);//刷新标准输出缓冲区char cmd[1024]={0};fgets(cmd,1023,stdin);//获取键盘输入的一行数据cmd[strlen(cmd)-1]='\0';//取出行尾的换行字符int argc=0;                  char *argv[32]={NULL};                    char *ptr=cmd;argv[argc++]=strtok(cmd," ");//字符串分割函数，以指定字符作为间隔符对字符串进行分割while((argv[argc]=strtok(NULL," "))!=NULL){                          argc++;}                if(strcmp(argv[0],"cd")==0){chdir(argv[1]); //改变工作路径， 工作路径改到哪里，哪里就是当前所在目录continue;    }pid_t child_pid=fork();if(child_pid<0){perror("fork error");                                                                                                                                                          continue;              }else if(child_pid==0){//子进程进行程序替换，执行指令程序execvp(argv[0],argv);perror("execvp error");exit(-1);}wait(NULL);//每一个子进程运行完毕后，才能开始捕捉下一个输入进行操作}return 0;}

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1.1进程等待必要性

1.2进程等待的方法

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