Linux 进程编程
Linux 进程编程
获取各种ID
在“一步步理解Linux进程（1）–基础知识” 中我们讨论了几种ID:PID, PPID, PGID, SID。另外Linux中还有用户ID(UID), 有效用户ID(EUID), 用户组ID(GID), 有效用户组ID(EGID)等， 下面这些函数正是用来获取这些ID：
#include <unistd.h>
pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);
pid_t getpgid(pid_t pid); /* pid为0时则返回调用进程的进程组ID */
pid_t getsid(pid_t pid); /* pid为0时则返回调用进程的会话首进程的ID */
uid_t getuid(void);
uid_t geteuid(void);
gid_t getgid(void);
gid_t getegid(void);
fork函数
fork函数可能是Linux中最出名的函数了。
一个现有进程可以调用fork函数创建一个新进程。
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
很有意思的是，调用fork函数时，产生了子进程，而fork函数分别在父进程和子进程中
都有返回，其中在父进程中返回子进程的PID，子进程中则返回0。子进程中的一切都是从
父进程copy过去的（事实上，Linux用了“写时复制”的技术，也就是指直到真正对数据
产生写操作时，这些资源才真的被copy）。fork的一个使用示例如下：
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(void) {
int var = 10;
pid_t pid;
if ((pid = fork()) < 0) {
printf("fork error\n");
} else if (pid == 0) { /* child */
printf("in child, ");
var++;
} else { /* parent */
printf("in parent, ");
var--;
}
printf("pid=%d, ppid=%d, var=%d\n", getpid(), getppid(), var);
return 0;
}
编译并运行这个程序：
$ gcc -Wall fork_test.c
$./a.out
in parent, pid=21319, ppid=18586, var=9
in child, pid=21320, ppid=21319, var=11
正如我们预想的那样，变量var分别在父进程和子进程中被-1和+1。
exit函数和atexit函数
exit
有3个函数用于正常终止一个程序：
#include <stdlib.h>
void exit(int status);
void _Exit(int status);
#include <unistd.h>
void _exit(int status);
其中，_exit和_Exit直接进入内核，exit则是先调用执行各终止处理程序
（exit handler），然后关闭所有标准IO流，最后才进入内核。三个函数中，参数
status都表示终止状态。
子进程终止时，内核并没有完全抹去这个进程的一切，而是保留以一定的信息，比如PID， 终止状态，使用的CPU时间总量等等。父进程可以通过wait系列函数获取到这些信息，然后 再根据实际需要做更多的处理。在子进程已结束但父进程还没有去获取这些信息这段时间 内，子进程叫做僵尸进程（zombie process）。
子进程和父进程独立运行，但当子进程终止时，系统会给父进程发送一个SIGCHLD信号，
父进程可以捕获这个信号并做响应的处理，但Linux中默认对次信号忽略。
atexit
前面说过，exit函数会先调用执行各终止处理程序（exit handler）。这些终止处理程
序，正是通过atexit函数注册的：
#include <stdlib.h>
int atexit(void (*func)(void));
其中，atexit的参数是一个函数地址，调用此函数时无需传送任何参数，也不期望它返
回一个值。一个进程可以注册32个终止处理程序，exit调用这些函数的顺序与它们注册的
顺序相反。
wait系列函数
wait和waitpid函数
子进程终止后，内核仍然保留该进程的一些信息，这些信息可以通过wait和waitpid函
数来获取。
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *statloc);
pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options);
这两个函数若执行成功则返回进程PID或者0，出错则返回-1。
执行这两个函数时
- 如果其所有子进程都还在运行，则阻塞，直到有子进程终止；
- 如果没有子进程，则出错返回-1；
- 如果一个子进程已经终止并等待父进程获取其终止状态，则取得其PID立即返回；
参数statloc是整形指针，当该参数不为NULL时，子进程的终止状态就存入该指针指向的
单元内。
waitpid和wait的的区别是：
-
waitpid可以等待一个指定的进程终止，所等待的进程由参数pid提供：
pid == -1 等待任一子进程 pid > 0 等待进程PID与pid相等的进程，若不存在，则出错返回 pid == 0 等待PGID等于调用进程PGID的任一子进程 pid < 0 等待其PGID等于pid绝对值的任一子进程 -
waitpid中的第三个参数options，options可以是0，也可以是以下三个值按位“或”的结 果：
WCONTINUED 由pid指定的进程在暂停后继续，且尚未报告其状态，则返回其状态 WNOHANG waitpid不阻塞，返回0 WUNTRACED 由pid指定的进程处于暂停状态，且该状态为报告过，则返回其状态
waitid函数
可以看到，waitpid函数中参数pid的作用不够纯粹，增加了代码的复杂度，降低了可
读性。waitid函数与waitpid类似，但waitid用单独的参数表示要等待的子进程的类
型。
#include <unistd.h>
int waitid(idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options);
具体使用方法可参考waitid的man手册。
wait4函数
与wait, waitpid, waitid相比，wait4函数多了一个功能：要求内核返回进程使
用的资源汇总。具体可参考wait4的man手册。
exec系列函数
当进程调用一种exec函数时，该进程执行的程序完全替换为新程序，新程序由exec函
数的参数指定。
#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 execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);
可以用exec函数中的字母l, v, p, e对这6个函数做区别:
l 表示list，要求将新程序的每个命令行参数都表示为一个独立的参数
v 表示vector，与list对应，先构造一个指向所有参数的指针数组，然后把该数组地址作为参数传给exec
p 表示使用file作为参数，在PATH中寻找对应的文件，file中含有"/"则视作路径
e 表示可以传递一个指向环境字符串指针数组的指针，指向的字符串作为环境变量
参考资料：