2Linux程序設計入門--進程介紹

Linux下進程的創建
前言:
這篇文章是用來介紹在Linux下和進程相關的各個概念.我們將會學到:
進程的概念
進程的身份
進程的創建
守護進程的創建
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1。進程的概念
Linux操作系統是面向多用戶的.在同一時間可以有許多用戶向操作系統發出各種命
令.那麼操作系統是怎麼實現多用戶的環境呢? 在現代的操作系統裏面,都有程序和進程
的概念.那麼什麼是程序,什麼是進程呢? 通俗的講程序是一個包含可以執行代碼的文件
,是一個靜態的文件.而進程是一個開始執行但是還沒有結束的程序的實例.就是可執行文
件的具體實現. 一個程序可能有許多進程,而每一個進程又可以有許多子進程.依次循環
下去,而產生子孫進程. 當程序被系統調用到內存以後,系統會給程序分配一定的資源(內
存,設備等等)然後進行一系列的複雜操作,使程序變成進程以供系統調用.在系統裏面只
有進程沒有程序,爲了區分各個不同的進程,系統給每一個進程分配了一個ID(就象我們的
身份證)以便識別. 爲了充分的利用資源,系統還對進程區分了不同的狀態.將進程分爲新
建,運行,阻塞,就緒和完成五個狀態. 新建表示進程正在被創建,運行是進程正在運行,阻
塞是進程正在等待某一個事件發生,就緒是表示系統正在等待CPU來執行命令,而完成表示
進程已經結束了系統正在回收資源. 關於進程五個狀態的詳細解說我們可以看《操作系
統》上面有詳細的解說。
2。進程的標誌
上面我們知道了進程都有一個ID,那麼我們怎麼得到進程的ID呢?系統調用getpid可
以得到進程的ID,而getppid可以得到父進程(創建調用該函數進程的進程)的ID.
＃i nclude <unistd>;
pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);
進程是爲程序服務的,而程序是爲了用戶服務的.
系統爲了找到進程的用戶名,還爲進程和用戶建立聯繫.這個用戶稱爲進程的所有者.相應的每一個用戶也有一個用戶ID.通過系統調用getuid可以得到進程的所有者的ID.
由於進程要用到一些資源,而Linux對系統資源是進行保護的,爲了獲取一定資源進程還有一個有效用戶ID.這個ID和系統的資源使用有關,涉及到進程的權限. 通過系統調用geteuid我們可以得到進程的有效用戶ID.
和用戶ID相對應進程還有一個組ID和有效組ID系統調用getgid和getegid可以分別得到組ID和有效
組ID
＃i nclude <unistd>;
＃i nclude <sys/types.h>;
uid_t getuid(void);
uid_t geteuid(void);
gid_t getgid(void);
git_t getegid(void);
有時候我們還會對用戶的其他信息感興趣(登錄名等等),這個時候我們可以調用getpwui
d來得到.
struct passwd {
char *pw_name; /* 登錄名稱 */
char *pw_passwd; /* 登錄口令 */
uid_t pw_uid; /* 用戶ID */
gid_t pw_gid; /* 用戶組ID */
char *pw_gecos; /* 用戶的真名 */
char *pw_dir; /* 用戶的目錄 */
char *pw_shell; /* 用戶的SHELL */
};
＃i nclude <pwd.h>;
＃i nclude <sys/types.h>;

struct passwd *getpwuid(uid_t uid);
下面我們學習一個實例來實踐一下上面我們所學習的幾個函數:
＃i nclude <unistd.h>;
＃i nclude <pwd.h>;
＃i nclude <sys/types.h>;
＃i nclude <stdio.h>;
int main(int argc,char **argv)
{
pid_t my_pid,parent_pid;
uid_t my_uid,my_euid;
gid_t my_gid,my_egid;
struct passwd *my_info;
my_pid=getpid();
parent_pid=getppid();
my_uid=getuid();
my_euid=geteuid();
my_gid=getgid();
my_egid=getegid();
my_info=getpwuid(my_uid);
printf("Process ID:%ld/n",my_pid);
printf("Parent ID:%ld/n",parent_pid);
printf("User ID:%ld/n",my_uid);
printf("Effective User ID:%ld/n",my_euid);
printf("Group ID:%ld/n",my_gid);
printf("Effective Group ID:%ld/n",my_egid):
if(my_info)
{
printf("My Login Name:%s/n" ,my_info->;pw_name);
printf("My Password :%s/n" ,my_info->;pw_passwd);
printf("My User ID :%ld/n",my_info->;pw_uid);
printf("My Group ID :%ld/n",my_info->;pw_gid);
printf("My Real Name:%s/n" ,my_info->;pw_gecos);
printf("My Home Dir :%s/n", my_info->;pw_dir);
printf("My Work Shell:%s/n", my_info->;pw_shell);
}
}
3。進程的創建
創建一個進程的系統調用很簡單.我們只要調用fork函數就可以了.
＃i nclude <unistd.h>;
pid_t fork();
當一個進程調用了fork以後,系統會創建一個子進程.這個子進程和父進程不同的地方只
有他的進程ID和父進程ID,其他的都是一樣.就象符進程克隆(clone)自己一樣.當然創建
兩個一模一樣的進程是沒有意義的.爲了區分父進程和子進程,我們必須跟蹤fork的返回
值. 當fork掉用失敗的時候(內存不足或者是用戶的最大進程數已到)fork返回-1,否則f
ork的返回值有重要的作用.對於父進程fork返回子進程的ID,而對於fork子進程返回0.我
們就是根據這個返回值來區分父子進程的. 父進程爲什麼要創建子進程呢?前面我們已經
說過了Linux是一個多用戶操作系統,在同一時間會有許多的用戶在爭奪系統的資源.有時
進程爲了早一點完成任務就創建子進程來爭奪資源. 一旦子進程被創建,父子進程一起從
fork處繼續執行,相互競爭系統的資源.有時候我們希望子進程繼續執行,而父進程阻塞直
到子進程完成任務.這個時候我們可以調用wait或者waitpid系統調用.
＃i nclude <sys/types.h>;
＃i nclude <sys/wait.h>;
pid_t wait(int *stat_loc);
pid_t waitpid(pid_t pid,int *stat_loc,int options);
wait系統調用會使父進程阻塞直到一個子進程結束或者是父進程接受到了一個信號.如果
沒有父進程沒有子進程或者他的子進程已經結束了wait回立即返回.成功時(因一個子進
程結束)wait將返回子進程的ID,否則返回-1,並設置全局變量errno.stat_loc是子進程的
退出狀態.子進程調用exit,_exit 或者是return來設置這個值. 爲了得到這個值Linux定
義了幾個宏來測試這個返回值.
WIFEXITED:判斷子進程退出值是非0
WEXITSTATUS:判斷子進程的退出值(當子進程退出時非0).
WIFSIGNALED:子進程由於有沒有獲得的信號而退出.
WTERMSIG:子進程沒有獲得的信號號(在WIFSIGNALED爲真時纔有意義).
waitpid等待指定的子進程直到子進程返回.如果pid爲正值則等待指定的進程(pid).如果
爲0則等待任何一個組ID和調用者的組ID相同的進程.爲-1時等同於wait調用.小於-1時等
待任何一個組ID等於pid絕對值的進程. stat_loc和wait的意義一樣. options可以決定
父進程的狀態.可以取兩個值 WNOHANG:父進程立即返回當沒有子進程存在時. WUNTACHE
D:當子進程結束時waitpid返回,但是子進程的退出狀態不可得到.
父進程創建子進程後,子進程一般要執行不同的程序.爲了調用系統程序,我們可以使用系
統調用exec族調用.exec族調用有着5個函數.
＃i nclude <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,...);
int execv(const char *path,char *const argv[]);
int execvp(const char *file,char *const argv[]):
exec族調用可以執行給定程序.關於exec族調用的詳細解說可以參考系統手冊(man exec
l). 下面我們來學習一個實例.注意編譯的時候要加 -lm以便連接數學函數庫.
＃i nclude <unistd.h>;
＃i nclude <sys/types.h>;
＃i nclude <sys/wait.h>;
＃i nclude <stdio.h>;
＃i nclude <errno.h>;
＃i nclude <math.h>;
void main(void)
{
pid_t child;
int status;
printf("This will demostrate how to get child status/n");
if((child=fork())==-1)
{
printf("Fork Error :%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
else if(child==0)
{
int i;
printf("I am the child:%ld/n",getpid());
for(i=0;i<1000000;i++) sin(i);
i=5;
printf("I exit with %d/n",i);
exit(i);
}
while(((child=wait(&status))==-1)&(errno==EINTR));
if(child==-1)
printf("Wait Error:%s/n",strerror(errno));
else if(!status)
printf("Child %ld terminated normally return status is zero/n",
child);
else if(WIFEXITED(status))
printf("Child %ld terminated normally return status is %d/n",
child,WEXITSTATUS(status));
else if(WIFSIGNALED(status))
printf("Child %ld terminated due to signal %d znot caught/n",
child,WTERMSIG(status));
}
strerror函數會返回一個指定的錯誤號的錯誤信息的字符串.
4。守護進程的創建
如果你在DOS時代編寫過程序,那麼你也許知道在DOS下爲了編寫一個常駐內存的程序
我們要編寫多少代碼了.相反如果在Linux下編寫一個"常駐內存"的程序卻是很容易的.我
們只要幾行代碼就可以做到. 實際上由於Linux是多任務操作系統,我們就是不編寫代碼
也可以把一個程序放到後臺去執行的.我們只要在命令後面加上&符號SHELL就會把我們的
程序放到後臺去運行的. 這裏我們"開發"一個後臺檢查郵件的程序.這個程序每個一個指
定的時間回去檢查我們的郵箱,如果發現我們有郵件了,會不斷的報警(通過機箱上的小喇
叭來發出聲音). 後面有這個函數的加強版本加強版本
後臺進程的創建思想: 首先父進程創建一個子進程.然後子進程殺死父進程(是不是很無
情?). 信號處理所有的工作由子進程來處理.
＃i nclude <unistd.h>;
＃i nclude <sys/types.h>;
＃i nclude <sys/stat.h>;
＃i nclude <stdio.h>;
＃i nclude <errno.h>;
＃i nclude <fcntl.h>;
＃i nclude <signal.h>;
/* Linux 的默任個人的郵箱地址是 /var/spool/mail/用戶的登錄名 */
#define MAIL "/var/spool/mail/hoyt"
/* 睡眠10秒鐘 */

#define SLEEP_TIME 10
main(void)
{
pid_t child;
if((child=fork())==-1)
{
printf("Fork Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
else if(child>;0)
while(1);
if(kill(getppid(),SIGTERM)==-1)
{
printf("Kill Parent Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
{
int mailfd;
while(1)
{
if((mailfd=open(MAIL,O_RDONLY))!=-1)
{
fprintf(stderr,"%s","/007");
close(mailfd);
}
sleep(SLEEP_TIME);
}
}
}
你可以在默認的路徑下創建你的郵箱文件,然後測試一下這個程序.當然這個程序還有很
多地方要改善的.我們後面會對這個小程序改善的,再看我的改善之前你可以嘗試自己改
善一下.比如讓用戶指定郵相的路徑和睡眠時間等等.相信自己可以做到的.動手吧,勇敢
的探險者.
好了進程一節的內容我們就先學到這裏了.進程是一個非常重要的概念,許多的程序都會
用子進程.創建一個子進程是每一個程序員的基本要求!