程序中，我們有時(shí)需要啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程，來(lái)完成其他的工作。

下面介紹了三種實(shí)現(xiàn)方法，以及這三種方法之間的區(qū)別。

1.system函數(shù)-調(diào)用shell進(jìn)程，開(kāi)啟新進(jìn)程

system函數(shù)，是通過(guò)啟動(dòng)shell進(jìn)程，然后執(zhí)行shell命令進(jìn)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(wú)法啟動(dòng)shell，返回127錯(cuò)誤碼，其他錯(cuò)誤，返回-1。

代碼示例如下：

process_system.c

#includestdlib.h>                               
#includestdio.h>
int main()
{
    printf("Running ps with system\n");
    int code = system("ps au");//新進(jìn)程結(jié)束后，system函數(shù)才返回
    //int code = system("ps au");//system函數(shù)立即返回
    printf("%d\n",code);
    printf("ps Done\n");
    exit(0);
}

輸出結(jié)果：

system函數(shù)，在啟動(dòng)新進(jìn)程時(shí)，必須先啟動(dòng)shell進(jìn)程，因此使用system函數(shù)的效率不高。

2.exec系列函數(shù)-替換進(jìn)程映像

exec系列函數(shù)調(diào)用時(shí)，啟動(dòng)新進(jìn)程，替換掉當(dāng)前進(jìn)程。即程序不會(huì)再返回到原進(jìn)程，

除非exec調(diào)用失敗。

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

需要注意的是，在原進(jìn)程中打開(kāi)的文件流在新進(jìn)程中將關(guān)閉。原因在于，我們?cè)谇懊嬷v過(guò)進(jìn)程間通信的方式，進(jìn)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(jìn)程命令路徑/進(jìn)程命令名

argc:命令參數(shù)列表

envp:新進(jìn)程的環(huán)境變量

代碼示例如下：

process_exec.c

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

輸出結(jié)果：

可以看出，調(diào)用execlp函數(shù)后，原進(jìn)程被新進(jìn)程替換，原進(jìn)程中printf("ps done");沒(méi)有被執(zhí)行到。

3.fork函數(shù)-復(fù)制進(jìn)程映像

1)fork函數(shù)的使用

fork和exec的替換不同，調(diào)用fork函數(shù)，可復(fù)制一個(gè)和父進(jìn)程一模一樣的子進(jìn)程。

執(zhí)行的代碼也完全相同，但子進(jìn)程有自己的數(shù)據(jù)空間，環(huán)境和文件描述符。

原型：

pid_t fork();

父進(jìn)程執(zhí)行時(shí)，返回子進(jìn)程的PID

子進(jìn)程執(zhí)行時(shí)，返回0

代碼示例如下：

process_fork.c

#includestdio.h>
#includesys/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(jié)果：

調(diào)用fork函數(shù)后，新建了一個(gè)子進(jìn)程，拷貝父進(jìn)程的代碼，數(shù)據(jù)等到子進(jìn)程的內(nèi)存空間。父進(jìn)程和子進(jìn)程執(zhí)行互不影響。使用fork函數(shù)的返回值，來(lái)區(qū)分執(zhí)行的是父進(jìn)程，還是子進(jìn)程。

2)僵尸進(jìn)程

子進(jìn)程退出后，內(nèi)核會(huì)將子進(jìn)程置為僵尸狀態(tài)。此時(shí)，子進(jìn)程只保留了最小的一些內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如退出碼，以便父進(jìn)程查詢(xún)子進(jìn)程的退出狀態(tài)。這時(shí)，子進(jìn)程就是一個(gè)僵尸進(jìn)程。

在父進(jìn)程中調(diào)用wait或waitpid函數(shù)，查詢(xún)子進(jìn)程的退出狀態(tài)，可以避免僵尸進(jìn)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(jìn)程的狀態(tài)碼會(huì)被寫(xiě)入該指針指向的位置。

pid:等待的子進(jìn)程的進(jìn)程號(hào)pid

options:標(biāo)記阻塞或非阻塞模式

返回值：成功返回子進(jìn)程的pid，若子進(jìn)程沒(méi)有結(jié)束或意外終止，返回0

wait：阻塞模式(使用了信號(hào)量)，父進(jìn)程調(diào)用wait時(shí)，會(huì)暫停執(zhí)行，等待子進(jìn)程的結(jié)束。

wait調(diào)用返回后，子進(jìn)程會(huì)徹底銷(xiāo)毀。

waitpid:與wait不同的是，

a.可以表示四種不同的子進(jìn)程類(lèi)型

     pid==-1 等待任何一個(gè)子進(jìn)程，此時(shí)waitpid的作用與wait相同

　　pid >0 等待進(jìn)程ID與pid值相同的子進(jìn)程

　　pid==0 等待與調(diào)用者進(jìn)程組ID相同的任意子進(jìn)程

　　pid-1 等待進(jìn)程組ID與pid絕對(duì)值相等的任意子進(jìn)程

b.當(dāng)options的值為WNOHANG時(shí)，為非阻塞模式，即waitpid會(huì)立即返回

此時(shí)，可以循環(huán)查詢(xún)子進(jìn)程的狀態(tài)，若子進(jìn)程未結(jié)束，waitpid返回，做其他工作。

這樣提高了程序的效率。

wait函數(shù)使用示例如下：

process_fork3.c

#includewait.h>
#includestdio.h>
#includesys/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(jié)果：

waitpid函數(shù)使用示例如下：

process_fork2.c

#includewait.h>
#includestdio.h>
#includesys/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(jié)果：

4.啟動(dòng)新進(jìn)程三種方法的比較

1)system函數(shù)最簡(jiǎn)單，啟動(dòng)shell進(jìn)程，并在shell進(jìn)程中執(zhí)行新的進(jìn)程。

效率不高，system函數(shù)必須等待子進(jìn)程返回才能接著執(zhí)行。

2)exec系列函數(shù)用新進(jìn)程替換掉原進(jìn)程，但不會(huì)返回到原進(jìn)程，除非調(diào)用失敗。

該函數(shù)繼承了許多原進(jìn)程的特性，效率也較高。

3)fork函數(shù)，復(fù)制一個(gè)子進(jìn)程，和父進(jìn)程一模一樣，但是擁有自己的內(nèi)存空間。父子進(jìn)程執(zhí)行互不影響。需要注意僵尸子進(jìn)程的問(wèn)題。

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