Linux系統編程-fork

    0x00

    我們首先來最基本的fork使用，首先列代碼，然後講解。

#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>


#define ERR_EXIT(m) \
	do \
	{ \
		perror(m); \
		exit(EXIT_FAILURE); \
	} while(0)

int main(int argc, char *argv[])
{
	//signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
	printf("before fork pid = %d\n", getpid());
	pid_t pid;
	pid = fork();
	if (pid == -1)
		ERR_EXIT("fork error");

	if (pid > 0) //父進程
	{
		printf("this is parent pid=%d childpid=%d\n", getpid(), pid);
		sleep(100);
	}
	else if (pid == 0) //子進程
	{
		//sleep(5);
		printf("this is child pid=%d parentpid=%d\n", getpid(), getppid());
	}
	return 0;
}

    fork後，父進程和子進程都會執行後面的代碼，那麼如何區分父進程和子進程呢？

    答案是主進程返回的pid大於0，這個pid就是子進程的進程號。而子進程返回的pid爲0，那麼怎麼獲取父進程的pid呢？答案是使用getppid。

    0x01

    我們接着講一下殭屍進程，所謂殭屍進程通俗的講是子進程退出後，沒有父進程爲他收屍。

    我們在上面的例子中，特意讓父進程sleep(100)，那麼子進程一定先退出，子進程退出後會發送一個SIGCHLD，父進程並沒有捕獲或者忽略信號，那麼子進程會成爲殭屍進程。

    我們來看一下控制檯的輸出：

    

    此時子進程已退出，我們使用ps -aux來查看進程情況：

    

   進程號爲3902的子進程，狀態爲defunct，已死了，成爲了殭屍進程。

   0x02

   那麼我們如何來避免殭屍進程呢？

   1、在父進程中使用signal(SIGCHLD, SIG_IGN)，來忽略SIGCHLD信號。

    2、在父進程中使用waitpid來等待子進程退出。

    第一點比較容易實現，我們重要來說第二點，順便說下waitpid的用處。

    我們先看代碼：

#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>


#define ERR_EXIT(m) \
	do \
	{ \
		perror(m); \
		exit(EXIT_FAILURE); \
	} while(0)

int main(int argc, char *argv[])
{
	pid_t pid;
	pid = fork();
	if (pid == -1)
		ERR_EXIT("fork error");

	if (pid == 0)
	{
		sleep(3);
		printf("this is child\n");
	}

	int ret;
	printf("this is parent\n");
	int status;
	//ret = wait(&status);
	//ret = waitpid(-1, &status, 0);
	ret = waitpid(pid, &status, 0);
	printf("ret = %d pid = %d\n", ret, pid);
	return 0;
}

    在控制檯的運行結果如下：

    
    父進程會等待子進程退出，並且爲子進程收屍。

    0x03

    如果讓父進程一直等待子進程的退出，很浪費資源，這樣父進程便不可以做其他事情了，有沒有辦法更好的處理這件事呢？

    答案是，有。每當子進程退出時，都會給父進程發送SIGCHLD信號，父進程可以在信號處理函數中爲子進程收屍，即調用wait函數。

    我們接着看例子：

#include<stdio.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>
//void handler(int sig)
//{

// printf("get a sig:%d\n",sig);
//}

void clear_child(int sig) { //信號處理函數
	int status = 0;
	while ((waitpid(-1, &status, WNOHANG)) > 0) {

		printf("sig:%d,  code:%d\n", status & 0xff, (status >> 8) & 0xff);
	}
}

int main() {

	pid_t pid = fork();
	if (pid < 0) {
		printf("fork failed.....\n");
	} else if (pid == 0) { //子進程
		sleep(5);
		printf("child is quit!...\n");
	} else {  //父進程
		signal(SIGCHLD, clear_child);
		printf("father start to wait...\n");
		while (1)
		{
			;
		}
	}
	return 0;
}

    在這個程序中，我們在SIGCHLD信號處理函數中，爲子進程收屍，調用waitpid方法，我們再講一下waitpid的用法。

    waitpid等待子進程退出，函數原型是pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

    pid = -1，意味着等待任何一個子進程退出。

    pid = 0，意味着等待任何一個group id等於父進程的子進程的退出。

    pid > 0，意味着等待進程號爲pid的子進程的退出。

    options:

    WNOHANG     return immediately if no child has exited.
    WUNTRACED   also  return  if  a child has stopped (but not traced via ptrace(2)).  Status for traced children which have stopped is provided even if this option is not specified.

    而wait函數相當於waitpid，pid爲-1。

    waitpid和wait是阻塞等待子進程退出。等待到一個子進程退出，如果還需要繼續等待，則需要循環調用waitpid函數，如例子中所示。

   

    在終端控制檯，來看一下這個例子的執行結果：