linux的wait/waitpid和exec/execv函数

wait
 

#include <sys/types.h> /* 提供类型pid_t的定义 */

#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status)
进程一旦调用了wait,就立即阻塞自己,由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出,如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程,wait就会收集这个子进程的信息,并把它彻底销毁后返回;
如果没有找到这样一个子进程,wait就会一直阻塞在这里,直到有一个出现为止。
参数status用来保存被收集进程退出时的一些状态,它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何dump掉的毫不在意,只想把这个僵尸进程消灭掉,我们就可以设定这个参数为NULL
如果成功,wait会返回被收集的子进程的进程ID,如果调用进程没有子进程,调用就会失败,此时wait返回-1,同时errno被置为ECHILD。

/* wait1.c */
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
main()
{
	pid_t pc,pr;
	pc=fork();
	if(pc<0) 		/* 如果出错 */
		printf("error ocurred!\n");
	else if(pc==0){		/* 如果是子进程 */ 
		printf("This is child process with pid of %d\n",getpid());
		sleep(10);	/* 睡眠10秒钟 */
	}
	else{			/* 如果是父进程 */
		pr=wait(NULL);	/* 在这里等待 */
		printf("I catched a child process with pid of %d\n"),pr);
	}		
	exit(0);
}

1,WIFEXITED(status) 这个宏用来指出子进程是否为正常退出的,如果是,它会返回一个非零值。(请注意,虽然名字一样,这里的参数status并不同于wait唯一的参数--指向整数的指针status,而是那个指针所指向的整数,)

2,WEXITSTATUS(status) 当WIFEXITED返回非零值时,我们可以用这个宏来提取子进程的返回值,如果子进程调用exit(5)退出,WEXITSTATUS(status)就会返回5;如果子进程调用exit(7),WEXITSTATUS(status)就会返回7。请注意,如果进程不是正常退出的,也就是说,WIFEXITED返回0,这个值就毫无意义。

/* wait2.c */
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
main()
{
	int status;
	pid_t pc,pr;
	pc=fork();
	if(pc<0)	/* 如果出错 */
		printf("error ocurred!\n");
	else if(pc==0){	/* 子进程 */
		printf("This is child process with pid of %d.\n",getpid());
		exit(3);	/* 子进程返回3 */
	}
	else{		/* 父进程 */
		pr=wait(&status);
		if(WIFEXITED(status)){	/* 如果WIFEXITED返回非零值 */
			printf("the child process %d exit normally.\n",pr);
			printf("the return code is %d.\n",WEXITSTATUS(status));
		}else			/* 如果WIFEXITED返回零 */
			printf("the child process %d exit abnormally.\n",pr);
	}
}

waitpid

#include <sys/types.h> /* 提供类型pid_t的定义 */
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options)

pid

从参数的名字pid和类型pid_t中就可以看出,这里需要的是一个进程ID。但当pid取不同的值时,在这里有不同的意义。

  1. pid>0时,只等待进程ID等于pid的子进程,不管其它已经有多少子进程运行结束退出了,只要指定的子进程还没有结束,waitpid就会一直等下去。
  2. pid=-1时,等待任何一个子进程退出,没有任何限制,此时waitpid和wait的作用一模一样。
  3. pid=0时,等待同一个进程组中的任何子进程,如果子进程已经加入了别的进程组,waitpid不会对它做任何理睬。
  4. pid<-1时,等待一个指定进程组中的任何子进程,这个进程组的ID等于pid的绝对值。

options

options提供了一些额外的选项来控制waitpid,目前在Linux中只支持WNOHANG和WUNTRACED两个选项,这是两个常数,可以用"|"运算符把它们连接起来使用,如果我们不想使用它们,也可以把options设为0

如果使用了WNOHANG参数调用waitpid,即使没有子进程退出,它也会立即返回,不会像wait那样永远等下去。

而WUNTRACED参数,由于涉及到一些跟踪调试方面的知识,加之极少用到,有兴趣的读者可以自行查阅相关材料。

static inline pid_t wait(int * wait_stat)

{     

return waitpid(-1,wait_stat,0);

waitpid的返回值比wait稍微复杂一些,一共有3种情况:

  1. 当正常返回的时候,waitpid返回收集到的子进程的进程ID;
  2. 如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0;
  3. 如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在;

当pid所指示的子进程不存在,或此进程存在,但不是调用进程的子进程,waitpid就会出错返回,这时errno被设置为ECHILD;

子进程的结束状态返回后存于status,底下有几个宏可判别结束情况
WIFEXITED(status)如果子进程正常结束则为非0值。
WEXITSTATUS(status)取得子进程exit()返回的结束代码,一般会先用WIFEXITED 来判断是否正常结束才能使用此宏。
WIFSIGNALED(status)如果子进程是因为信号而结束则此宏值为真
WTERMSIG(status)取得子进程因信号而中止的信号代码,一般会先用WIFSIGNALED 来判断后才使用此宏。
WIFSTOPPED(status)如果子进程处于暂停执行情况则此宏值为真。一般只有使用WUNTRACED 时才会有此情况。
WSTOPSIG(status)取得引发子进程暂停的信号代码,

exec

既然所有新进程都是由fork产生的,而且由fork产生的子进程和父进程几乎完全一样,那岂不是意味着系统中所有的进程都应该一模一样了吗?

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>

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[]);

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。

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。

int main(int argc, char *argv[], char *envp[])

参数argc指出了运行该程序时命令行参数的个数,数组argv存放了所有的命令行参数,数组envp存放了所有的环境变量。

环境变量指的是一组值,从用户登录后就一直存在,很多应用程序需要依靠它来确定系统的一些细节,

我们最常见的环境变量是PATH,它指出了应到哪里去搜索应用程序,如/bin;HOME也是比较常见的环境变量,它指出了我们在系统中的个人目录。

环境变量一般以字符串"XXX=xxx"的形式存在,XXX表示变量名,xxx表示变量的值。

/* exec.c */
#include <unistd.h>
main()
{
	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");
}
./exec
executed by execl
PATH=/tmp
USER=lei
STATUS=testing
executed by execlp
excuted by execv
executed by execvp
PATH=/tmp
USER=lei
STATUS=testing

exec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。

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