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Linux应用层学习——Day4（进程处理）

news 来源：原创 2025/5/8 14:47:13

system

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{//使用标准库函数创建子进程//int system (const char *__command);//const char *__command:使用linux命令直接创建一个子进程//return:成功返回0 失败返回失败编号int sysR = system("ping -c 100 www.mfjblog.top");if(sysR != 0){perror("system");//如果返回不为0则给出报错提示exit(EXIT_FAILURE);//然后退出}return 0;
}

Makefile

CC := gccsystem_test: system_test.c-$(CC) -o $@ $^-./$@-rm ./$@

在执行程序后，在另一个终端输入
ps -ef
然后查看进程的运行情况
这里看到执行的system_test是109063 创建的子进程 109064 其后面那个序号写的是父进程是109063
在这里插入图片描述

fork

进入fork的定义后，看到返回值只有一个pid号

__pid_t fork (void)

主进程 fork()返回新建的子进程ID
子进程fork()返回0
发生错误返回-1
fork会返回两个值

在调用fork()函数前是一个进程在执行这段代码，而调用fork()函数后就变成了两个进程在执行这段代码。两个进程所执行的代码完全相同，都会执行接下来的语句块。

getpid

__pid_t getpid (void)

用getpid可以获取子进程号，在子进程中调用即可获取

getppid

__pid_t getppid (void)

getppid获取父进程号

综合示例

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{/* code */// 调用fork之前 代码都在父进程中运行printf("老爷爷%d我来给你踩背啦\n",getpid());//fork不需要传参//fork返回两次：0表示子进程，非0表示父进程//子进程继承父进程的PID和GID//父进程返回子进程的PID//fork函数在创建子进程时，子进程和父进程完全相同//包括fork返回值，代码段，堆栈段，数据段，寄存器等//只有在fork返回0时，子进程才可以执行fork函数返回的语句//在fork返回非0时，父进程才可以执行fork函数返回的语句//-1代表出错pid_t pid = fork();//主进程 fork()返回新建的子进程ID 子进程fork()返回0if(pid < 0 ){printf("新学员加入失败\n");return 1;}else if (pid == 0)//fork返回0的时候，执行如下进程{/* code *///执行单独子进程代码printf("新学员%d加入成功，他是老学员%d推荐的\n",getpid(),getppid());//这里执行的getpid得到的是子进程的pid，后面getppid是得到父进程的pid}else{//执行单独父进程代码printf("老学员%d继续深造，他推荐了%d\n",getpid(),pid);//fork得到非0，所以这里getpid得到的是父进程的pid，pid在这里得到的是子进程的pid号}//printf("%d\n", pid);return 0;
}

文件描述符作用示例

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{int fd = open("io.txt",O_CREAT | O_WRONLY|O_APPEND,0644);if(fd == -1){perror("open");exit(EXIT_FAILURE);}char buffer[1024];pid_t pid = fork();if(pid < 0){perror("fork");exit(EXIT_FAILURE);}else if(pid ==0){//子进程代码strcpy(buffer,"这是子进程写入的数据\n");}else{//父进程代码sleep(1);strcpy(buffer,"这是父进程写入的数据\n");}//父子进程都要执行的代码ssize_t bytes_write = write(fd,buffer,strlen(buffer));if(bytes_write == -1){perror("write");close(fd);exit(EXIT_FAILURE);}close(fd);if(pid ==0){printf("子进程写入完毕。并释放文件描述符\n");}else{printf("父进程写入完毕。并释放文件描述符\n");}return 0;
}

子进程复制了父进程的文件描述符fd，二者指向的应是同一个底层文件描述（struct file结构体）。我们发现，子进程通过close（）释放文件描述符之后，父进程对于相同的文件描述符执行write（）操作仍然成功了。这是为什么？

struct file结构体中有一个属性为引用计数，记录的是与当前struct file绑定的文件描述符数量。close（）系统调用的作用是将当前进程中的文件描述符和对应的struct file结构体解绑，使得引用计数减一。如果close（）执行之后，引用计数变为0，则会释放struct file相关的所有资源。

execve

先写一个erlou程序

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{if(argc<2){printf("参数不够，不能上二楼\n");return 1;}printf("我是%s 编号%d父编号%d,我跟电棍上二楼啦\n",argv[1],getpid(),getppid());return 0;
}

execve

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{   //跳转之前char *name = "banzhang";printf("我是%s 编号%d,我现在还在一楼\n",name,getpid()); //跳转//int execve (const char *__path, char *const __argv[],char *const __envp[]) //const char *__path:执行程序的路径//char *const __argv[]：传入的参数 -》对应执行程序main方法的第2个参数///                     (1)第一个参数固定是程序的名称 -> 执行程序的路径(2)执行程序需要传入的参数//                      (3)最后一个参数一定是NULL        //char *const __envp[]:传递的环境变量//                      (1)环境变量参数： key=value PATH路径//                      (2)最后一个参数一定是NULL//return:若成功根本没法返回 失败返回-1//跳转前后只有进程号保留 别的变量都删除了char *args[] = {"/home/meng/Desktop/process_test/erlou",name,NULL};char *envs[] = {"PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin:/snap/bin",NULL};int re = execve(args[0],args,envs);if( re == -1){printf("你没有机会上二楼\n");return 1;}return 0;
}

在这里面，execve函数会去执行erlou
在这里插入图片描述

综合示例

erlou

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{if(argc<2){printf("参数不够，不能上二楼\n");return 1;}printf("我是%s 编号%d,父编号%d,我跟电棍上二楼啦\n",argv[1],getpid(),getppid());return 0;
}

fork_execev_test

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{//邀请之前char *name = "老学员";printf("%s %d继续在一楼精进\n",name,getpid());//邀请学员__pid_t pid = fork();if(pid == -1){printf("邀请新学员失败\n");return 1;}else if(pid == 0){//新学员在这里char *new_name = "小电棍";char *args[]={"/home/meng/Desktop/process_test/erlou",new_name,NULL};char *envs[] = {NULL}; int exR = execve(args[0],args,envs);if(exR == -1){printf("新学员上二楼失败\n");return 1;}}else {//老学员在这sleep(1);printf("老学员%d 邀请完%d 之后还是在一楼学习\n",getpid(),pid);}return 0;
}

这里的fork创建子进程，然后执行，调用execve函数去执行erlou程序
但是在执行的时候会发现erlou里面打印出来的父进程的编号是不对的

在这里插入图片描述
是因为在fork_execev_test中代码已经执行完毕了，所以父进程就先结束了，导出调用
getppid()无法得到父进程的编号，所以在最后那里给父进程加了一个sleep

waitpid

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{/* fork之前 */int subprocess_status;printf("老学员在校区\n");pid_t pid = fork();if(pid <0){perror("fork");}else if(pid == 0){//新学员char *args[]  ={"/usr/bin/ping","-c","10","www.baidu.com",NULL};char *envs[] = {NULL};printf("新学员联系电棍10次\n");int exR = execve(args[0],args,envs);if(exR < 0){perror("execve");return 1;}}else{//老学员printf("老学员%d等待新学员%d\n",getpid(),pid);waitpid(pid,&subprocess_status,0);}printf("老学员等待新学员联系完成\n");return 0;
}

如果在调用waitpid()函数时，当指定等待的子进程已经停止运行或结束了，则waitpid()会立即返回；但是如果子进程还没有停止运行或结束，则调用waitpid()函数的父进程则会被阻塞。

进程树

我们为了更直观的看到进程树，在c程序里面把进程用fgetc卡住

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{//邀请之前char *name = "老学员";printf("%s %d继续在一楼精进\n",name,getpid());//邀请学员__pid_t pid = fork();if(pid == -1){printf("邀请新学员失败\n");return 1;}else if(pid == 0){//新学员在这里char *new_name = "小电棍";char *args[]={"/home/meng/Desktop/process_test/erlou",new_name,NULL};char *envs[] = {NULL}; int exR = execve(args[0],args,envs);if(exR == -1){printf("新学员上二楼失败\n");return 1;}}else {//老学员在这printf("老学员%d 邀请完%d 之后还是在一楼学习\n",getpid(),pid);//永久挂起 等待输入任意一个字符停止char by = fgetc(stdin);}return 0;
}

然后在终端输入

ps -ef

重点是这几个进程
在这里插入图片描述
找到最上面makefile的父进程2545

在这里插入图片描述
可以看到是我们启动的vscode
其父进程2528，再找到其父进程的父进程，用此命令进行查找

ps -ef | grep

在这里插入图片描述
可以看到其父进程是1709，我们用同样的方式继续查找

最后其父进程就是1了
这些带中括号的表示的是内核线程

孤儿进程

我们将子进程的代码改成睡眠100秒

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{if(argc<2){printf("参数不够，不能上二楼\n");return 1;}printf("我是%s 编号%d,父编号%d,我跟电棍上二楼啦\n",argv[1],getpid(),getppid());sleep(100);return 0;
}

然后在父进程结束之后，子进程就没有了父进程，成为了孤儿进程。在实际工程中要避免进程成为孤儿进程。

system

fork

getpid

getppid

综合示例

文件描述符作用示例

execve

综合示例

waitpid

进程树

孤儿进程

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