exec族函数详解及循环创建子进程

  前言:之前也知道exec族函数,但没有完全掌握,昨天又重新学习了一遍,基本完全掌握了,还有一些父子进程和循环创建子进程的问题,还要介绍一下环境变量,今天分享一下。

  一、环境变量

  先介绍下环境的概念和特性,再举例子吧。

  环境变量,是指在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数。通常具备以下特征:

  ① 字符串(本质) ② 有统一的格式:名=值[:值] ③ 值用来描述进程环境信息。

  存储形式:与命令行参数类似。char *[]数组,数组名environ,内部存储字符串,NULL作为哨兵结尾。

  使用形式:与命令行参数类似。

  引入环境变量表:须声明环境变量。extern char ** environ;   

  环境变量跟很多东西有关系,例如接下来的exec族函数,这也是为什么要先介绍下环境变量的原因,对理解exec族函数很有帮助;例如,Linux是什么样的系统?多用户多任务开源系统,每个用户的登录信息环境变量都会记录。举例一下常用的环境变量:

  • PATH

  可执行文件的搜索路径。ls命令也是一个程序,执行它不需要提供完整的路径名/bin/ls,然而通常我们执行当前目录下的程序a.out却需要提供完整的路径名./a.out,这是因为PATH环境变量的值里面包含了ls命令所在的目录/bin,却不包含a.out所在的目录。PATH环境变量的值可以包含多个目录,用:号隔开。在Shell中用echo命令可以查看这个环境变量的值:

  $ echo $PATH

  • SHELL

  当前Shell,它的值通常是/bin/bash。

  • TERM

  当前终端类型,在图形界面终端下它的值通常是xterm,终端类型决定了一些程序的输出显示方式,比如图形界面终端可以显示汉字,而字符终端一般不行。

  • LANG

  语言和locale,决定了字符编码以及时间、货币等信息的显示格式。

  • HOME

  当前用户主目录的路径,很多程序需要在主目录下保存配置文件,使得每个用户在运行该程序时都有自己的一套配置

  介绍跟环境变量相关的函数:

  char *getenv(const char *name);  //获取环境变量

  int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite);  //添加或改变环境变量

  int unsetenv(const char *name);  //删除

  二、fork函数及循环创建子进程

  先说一个问题,学会fork并写程序时,可能都会遇到一个问题如下:

  

  ./a.out的输出跑到终端上了,想过为什么?接下来我会解释这个问题。

  1.fork函数

  原型如下:

  pid_t fork(void);

  很好理解创建一个子进程,但需要真正理解这个函数需要理解:执行一次返回两次,就是有两个返回值,如下:

  (1)返回子进程的pid

  (2)返回0

  2.getpid、getppid函数

  两个函数原型,如下:

  pid_t getpid(void);  //获取当前进程ID
  pid_t getppid(void);  //获取父进程ID

  3.fork创建子进程

  主要创建一个子进程,并打印当前进程和父进程ID,并且打下了当前父进程的父进程ID,想一下父进程的父进程ID会是多少呢?程序如下:

  

#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    pid_t pid;

    pid = fork();
    if (pid == -1 ) {
        perror("fork");
        exit(1);
    } else if (pid > 0) {    //parent
        //sleep(1); //保证子进程先执行
        printf("I'm parent pid = %d, parentID = %d\n", getpid(), getppid());
    } else if (pid == 0) {    //child
        printf("child  pid = %d, parentID = %d\n", getpid(), getppid());
    }

    return 0;
}

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  程序很简单不再解释,但要说明几个问题,结果如下:

  

  看到结果知道了父进程也有父进程的ID,并查找一下它,是bash其实就是shell,shell通过某种方式创子进程(就是我们程序中的父进程),然后子进程再创建子进程。

对了,还有一个问题,有一个sleep函数,注释是:确保子进程先执行,父子进程的执行顺序是由CPU的调度算法决定,但为啥我注释了sleep,还是父进程先执行。说点题外话吧,APUE(unix环境高级编程)的作者做过实验,98%的概率的都是父进程先执行。

  4.循环创建子进程

  接下来怎么创建多个子进程,直接给正确的程序吧,先演示一下有些问题的代码,如下:

  

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int n = 5, i;                //默认创建5个子进程

    if (argc == 2) {    
        n = atoi(argv[1]);
    }

    for (i = 0; i < n; i++)    //出口1,父进程专用出口
        if (fork() == 0)
            break;            //出口2,子进程出口,i不自增

    if (n == i) {
        //sleep(n);
        printf("I am parent, pid = %d\n", getpid());
    } else {
        //sleep(i);
        printf("I'm %dth child, pid = %d\n", 
                i+1, getpid());
    }

    return 0;
}

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  演示结果:

  

  会出现最开始的问题:输出跑到终端上。接下来解释为什么会出现这个问题?

  原因:shell、父进程和子进程都抢夺CPU,shell当父进程执行return 0,认为父进程执行完了,返回到终端,当子进程还没执行完,就输出到终端了。

  三、exec族函数 

  其实有七种以exec开头的函数,统称exec函数:

  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[]);

  int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);   //真的系统调用

  主要函数红色部分的说明:

  l (list)                           命令行参数列表

  p (path)                       搜素file时使用path变量

  v (vector)                    使用命令行参数数组

  e (environment)       使用环境变量数组,不使用进程原有的环境变量,设置新加载程序运行的环境变量

  1.execlp函数

  加载一个进程,借助PATH环境变量  

  参数说明:

  file:文件名,通过PATH环境变量查找

  arg:命令行参数,要强掉一下,第一个arg相当于arg[0],并要以NULL结尾

  …:可变参数

  通过调用ls来举例:

  execlp(“ls”,“ls”,“-l”,NULL);

  其实,可以试一下第二个标红的参数,随便写也不会有错误的,说明内核并不使用第二个参数。

  程序示例如下:

  

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("========================\n");

    char *argvv[] = {"ls", "-l", "-F", "R", "-a", NULL};
    

    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {
        //execl("/bin/ls", "ls", "-l","-F", "-a", NULL);
        //execv("/bin/ls", argvv);
        execlp("ls","ls","-l","-F","-a",NULL);
        perror("execlp");
        exit(1);

    } else if (pid > 0) {
        sleep(1);
        printf("parent\n");
    }


    return 0;
}

View Code

  演示结果就不展示了,可以自己在终端手动输入命令,进行对照。

  2.execl函数

  加载一个进程, 通过 路径+程序名 来加载。

  跟execlp的主要区别在于不是通过环境变量获取了,相对路径也是可以的。

  上面程序注释部分有这个程序。

  3.execv函数

  int execv(const char *path, char *const argv[]);

  注意“v”使用命令行参数。

  上面程序注释部分有这个程序。

  就不一一举例了,有兴趣可以自己试一下。

  总结:有问题,欢迎及时评论、交流与学习。

  

  

 

  

  

 

  

  

posted on 2018-09-18 10:57 柳德维 阅读() 评论() 编辑 收藏

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