Unix环境高级编程笔记：8、进程控制
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2022-05-07 19:27:01
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1、进程标识符
每个进程都有一个非负整型表示的唯一进程ID。
ID为0的进程通常是调度进程，常常被称为交换进程（swapper）。
ID为1通常是init进程，在自举过程结束时由内核调用。该进程文件在/etc/init
#include <unistd.h>
gid_t getegid(void); 获取有效用户ID
uid_t geteuid(void);
git_t getgid(void);
uid_t getuid(void); 获取真实用户ID
2、fork
#include <unistd.h>
pid_t fork(void); 返回值：子进程中返回0，父进程中返回子进程ID，出错返回-1
fork函数被调用一次，但返回2次，二次返回的唯一区别是子进程返回值是0，而父进程的返回值是新子进程的进程ID。
子进程和父进程继续执行fork调用之后的指令。子进程是父进程的副本。例如，子进程获得父进程数据空间、堆和栈的副本。
父、子进程并不共享这些存储空间部分，父、子进程共享正文段。
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#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int glob = 6;
char buf[] = "a write to stdout\n";
int main(int argc, char **argv) {
int var;
pid_t pid;
var = 88;
if(write(STDOUT_FILENO,buf,sizeof(buf)-1) != sizeof(buf)-1) {
fprintf(stdout,buf);
exit(1);
}
printf("before fork");
if((pid = fork()) <0) {
printf("fork error");
} if(pid == 0) {
glob++;
var ++;
} else {
sleep(2);
}
printf("pid = %d,glob = %d,var = %d\n",getpid(),glob,var);
exit(0);
}
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3、wait和waitpid函数
当一个进程正常或异常终止时，内核就向其父进程发送SIGCHLD信号。因为子进程终止是个异步事件。
调用wait或waitpid进程可能发生什么情况：
a）如果其所有子进程都还在运行，则阻塞。
b）如果一个子进程已经终止，正等待父进程获取其终止状态，则取得该子进程的终止状态立即返回。
c）如果它没有任何子进程，则立即返回
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int *statloc);
pid_t waitpid(pid_t pid,int *statloc,int options);
返回值：成功返回进程ID，或出错则返回-1
两个函数的区别：
a）在一个子进程终止前，wait使其调用者阻塞，而waitpid有一个选项，可使调用者不阻塞。
b）waitpid并不等待在其调用之后的第一个终止子进程，它有若干个选项，可以控制它所等待的进程。
这二个函数的参数statloc是一个整形指针，如果statloc不是一个空指针，则终止进程的终止状态就存放在它所指向的单元内。如果不关心终止状态，则可以
将该参数指定为空指针。
检查wait和waitpid所返回的终止状态的宏
WIFEXITED(status)
WIFSIGNALED(status)
WIFSTOPPED(status)
WIFCONTINUED(status)
打印进程终止状态
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#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
void pr_exit(int status) {
if (WIFEXITED(status)) {
printf("normal termination,exit status %d\n", WEXITSTATUS(status));
} else if (WIFSIGNALED(status)) {
printf("abnormal termination,signal number = %d%s\n", WTERMSIG(status),
#ifdef WCOREDUMP
WCOREDUMP(status) ? "(core file generated)" : "");
#else
"");
#endif
} else if(WIFSTOPPED(status)) {
printf("child stopped,signal nuber=%d\n",WSTOPSIG(status));
}
}
int main(int argc, char **argv) {
pid_t pid;
int status;
if((pid = fork()) <0) {
printf("fork error");
} else if(pid == 0) {
exit(7);
}
if(wait(&status) != pid) {
printf("wait");
}
pr_exit(status);
exit(0);
}
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如果一个进程有几个子进程，那么只要一个子进程终止，wait就返回。
waitpid函数返回终止子进程的进程ID，并将该子进程的终止状态存放在由statloc指向的存储单元中。
pid==-1 等待任一子进程，就这一方面而言，waitpid与wait等效。
pid > 0 等待其进程ID与pid相等的子进程。
pid == 0 等待其组ID等于调用进程组ID的任一子进程。
pid < -1 等待其组ID等于pid绝对值的任一子进程。
| 常量 | 说明 |
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WCONTINUED
WHOHANG
WUNTTRACED
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若实现支持作业控制，那么由pid指定的任一子进程在暂停后已经继续，但其状态尚未报告，则返回其状态
若由pid指定的子进程并不是立即可用的，则waitpid不阻塞，此时其返回0
若某实现支持作业控制，而由pid指定的任一子进程处理于暂停状态，并且其状态自暂停以来还未报告过，则返回
其状态
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waitpid函数区别于wait
a）waitpid可等待一个特定的进程，而wait则返回任一终止子进程的状态
b）waitpid提供了一个wait的非阻塞版本
c）waitpid支持作业控制
4、waitid
5、wait3 wait4
6、竞争条件
当多个进程都企图对共享数据进行某种处理，而最后的结果又取决于进程运行的顺序时，则我们认为这发生了竟争条件(race condition)
7、exec函数
当进程调用exec函数时，该 进程执行的程序完全替换为新程序，而新程序则从其main函数开始执行。
因为调用exec并不创建新进程，所以前后进程的进程ID并未改变。
exec只是用一个全新的程序替换了当前进程的正文、数据、堆和栈段。
用fork可以创建新进程，用exec可以执行新程序。exit函数和二个wait函数处理终止和等待终止。这些是我们需要的基本的进程控制原语
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#include <unistd.h>
execl
execv
execle
execve
execlp
execvp
返回值 ：若出错则返回-1，若成功则不返回值
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8、更改用户ID和组ID
在UNIX系统中，特权是基于用户和组ID的。
当程序需要增加特权，或需要访问当前并不允许访问的资源时，我们需要更换自己的用户ID或组ID，使得新ID具有合适的特权或访问权限。
在设计应用程序时，我们总是试图使用最小特权模型。
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#include <unistd.h>
setuid
setgid
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9、system
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#include <stdlib.h>
int system(const char *cmdstring);
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10、用户标识
#include <unistd.h>
char *getlogin(void);
找到运行该程序的用户登录名：可以调用 getpwuid(getuid())
getpwnam 在口令文件中查找用户的相应记录，确定其登录shell