Linux啟動新進程的三種方法

2020-07-27 18:55:11

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供稿：網友

程序中，我們有時需要啟動一個新的進程，來完成其他的工作。

下面介紹了三種實現方法，以及這三種方法之間的區別。

1.system函數-調用shell進程，開啟新進程

system函數，是通過啟動shell進程，然后執行shell命令進程。

原型：

int system(const char *string);

string:shell命令字符串

返回值：成功返回命令退出碼，無法啟動shell，返回127錯誤碼，其他錯誤，返回-1。

代碼示例如下：

process_system.c

#include<stdlib.h>                               #include<stdio.h>int main(){    printf("Running ps with system/n");    int code = system("ps au");//新進程結束后，system函數才返回    //int code = system("ps au");//system函數立即返回    printf("%d/n",code);    printf("ps Done/n");    exit(0);}

輸出結果：

system函數，在啟動新進程時，必須先啟動shell進程，因此使用system函數的效率不高。

2.exec系列函數-替換進程映像

exec系列函數調用時，啟動新進程，替換掉當前進程。即程序不會再返回到原進程，

除非exec調用失敗。

exec啟動的新進程繼承了原進程的許多特性，如在原進程中打開的文件描述符在新進程中仍保持打開。

需要注意的是，在原進程中打開的文件流在新進程中將關閉。原因在于，我們在前面講過進程間通信的方式，進程之間需要管道才能通信。

原型：

int execl(const char *path,const char *arg0,...,(char*)0);int execlp(const char *file,const char *arg0,...,(char*)0);int execle(const char *path,const char *arg0,...,(char*)0,char *const envp[]);int execv(cosnt char *path,char *const argv[]);int execvp(cosnt char *file,char *const argv[]);int execve(cosnt char *path,char *const argv[],char *const envp[]);

path/file：進程命令路徑/進程命令名

argc:命令參數列表

envp:新進程的環境變量

代碼示例如下：

process_exec.c

#include<stdio.h>int main(){  printf("Running ps with execlp/n");  execlp("ps","ps","au",(char*)0);  printf("ps done");  exit(0);}

輸出結果：

可以看出，調用execlp函數后，原進程被新進程替換，原進程中printf("ps done");沒有被執行到。

3.fork函數-復制進程映像

1)fork函數的使用

fork和exec的替換不同，調用fork函數，可復制一個和父進程一模一樣的子進程。

執行的代碼也完全相同，但子進程有自己的數據空間，環境和文件描述符。

原型：

pid_t fork();

父進程執行時，返回子進程的PID

子進程執行時，返回0

代碼示例如下：

process_fork.c

#include<stdio.h>#include<sys/types.h>int main(){  pid_t pid = fork();  switch(pid)  {    case -1:      perror("fork failed");      exit(1);      break;    case 0:      printf("/n");      execlp("ps","ps","au",0);      break;    default:      printf("parent,ps done/n");      break;  }  exit(0);}

輸出結果：

調用fork函數后，新建了一個子進程，拷貝父進程的代碼，數據等到子進程的內存空間。父進程和子進程執行互不影響。使用fork函數的返回值，來區分執行的是父進程，還是子進程。

2)僵尸進程

子進程退出后，內核會將子進程置為僵尸狀態。此時，子進程只保留了最小的一些內核數據結構，如退出碼，以便父進程查詢子進程的退出狀態。這時，子進程就是一個僵尸進程。

在父進程中調用wait或waitpid函數，查詢子進程的退出狀態，可以避免僵尸進程。

原型：

pid_t wait(int *stat_loc);pid_t waitpid(pid_t pid,int *stat_loc,int options);

stat_loc:若不是空指針，則子進程的狀態碼會被寫入該指針指向的位置。

pid:等待的子進程的進程號pid

options:標記阻塞或非阻塞模式

返回值：成功返回子進程的pid，若子進程沒有結束或意外終止，返回0

wait：阻塞模式(使用了信號量)，父進程調用wait時，會暫停執行，等待子進程的結束。

wait調用返回后，子進程會徹底銷毀。

waitpid:與wait不同的是，

a.可以表示四種不同的子進程類型

pid==-1 等待任何一個子進程，此時waitpid的作用與wait相同

　　pid >0 等待進程ID與pid值相同的子進程

　　pid==0 等待與調用者進程組ID相同的任意子進程

　　pid<-1 等待進程組ID與pid絕對值相等的任意子進程

b.當options的值為WNOHANG時，為非阻塞模式，即waitpid會立即返回

此時，可以循環查詢子進程的狀態，若子進程未結束，waitpid返回，做其他工作。

這樣提高了程序的效率。

wait函數使用示例如下：

process_fork3.c

#include<wait.h>#include<stdio.h>#include<sys/types.h>int main(){  pid_t pid = fork();  int stat = 0;  switch(pid)  {    case -1:      perror("fork failed");      exit(1);      break;    case 0:      printf("/n");      exit(0);      break;    default:      pid = wait(&stat);      printf("Child has finished:PID=%d/n",pid);      printf("parent,ps done/n");      break;  }  exit(0);}

輸出結果：

waitpid函數使用示例如下：

process_fork2.c

#include<wait.h>#include<stdio.h>#include<sys/types.h>int main(){  pid_t pid = fork();  int stat = 0;  switch(pid)  {    case -1:      perror("fork failed");      exit(1);      break;    case 0:      printf("/n");      execlp("ps","ps","au",0);      break;    default:      do      {        pid = waitpid(pid,&stat,WNOHANG);        if(pid==0)        {          printf("parent do something else./n");          sleep(1);        }      }while(pid==0);      printf("Child has finished:PID=%d/n",pid);      printf("parent,ps done/n");      break;  }  exit(0);}

輸出結果：