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主厨：邪王真眼
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所属专栏：青果大战linux
总有光环在陨落，总有新星在闪烁
我有一个朋友，拿了个国二，还找了个小学妹，被上压力了啦，
我们在上一篇进程退出码提到了退出码，但其实他的相关知识还有一半没讲，因为这个要结合进程阻塞才可以。
进程等待
我们在讲进程状态时就提到了，当子进程结束，如果父进程不对子进程进行回收，那 子进程就会一直处于僵尸状态，现在我们就要开始讲父进程是如何对子进程进行回收的了。
进程回收的必要性
- 子进程结束后，如果不回收，就会进入僵尸状态，那么他的一部分内存就无法回收，造成内存泄漏，即便是kill命令也不行，因为你无法杀死一个死掉的进程
- 子进程结束后，父进程需要知道子进程是否完成任务，如果失败了，失败原因是什么，这些可以通过回收进程来获取相关信息。
wait函数
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);函数返回值
- 成功：返回被终止子进程的进程ID
- 失败：返回 -1
我愿称之为最朴实无华的回收函数
#include<stdio.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main(){
pid_t p=fork();
if(p>0){
pid_t k=wait(NULL);
if(k<0)
printf("回收失败了\n");
else
printf("回收成功了\n");
while(1){
sleep(1);
printf("我是父进程%d\n",getpid());
}
}
else if(p==0)
{
int cnt=5;
while(cnt--)
{
printf("我是子进程：%d 我还在运行\n",getpid());
sleep(1);
}
}
}
可以看出，wait确实回收了子进程，子进程在结束后不再像之前一样以僵尸状态继续保留 ，而是立刻消失了
但是wait的功能实在是太少了，所以我们不打算对它细讲
waitpid
wait算是waitpid的一个子功能，即回收一个进程，并获取其退出码
waitpid有三个参数，我们一个个说
【pid】
- pid>0，则表示指定waitpid回收该pid的进程
- pid<0:回收任意一个子进程，就像wait
#include<stdio.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main(){
pid_t p=fork();
if(p>0){
pid_t k=waitpid(p,NULL,0);
printf("我是父进程\n");
if(k<0)
printf("回收失败了\n");
else
printf("回收成功了\n");
while(1){
sleep(1);
printf("我是父进程%d\n",getpid());
}
}
else if(p==0)
{
int cnt=5;
while(cnt--)
{
printf("我是子进程：%d 我还在运行\n",getpid());
sleep(1);
}
}
}
【返回值】
- 回收成功，他会返回回收的进程的PID
- 回收失败则返回-1
我们现在把要回收的子进程从p改为了p+1，就会导致回收失败。
#include<stdio.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main(){
pid_t p=fork();
if(p>0){
pid_t k=waitpid(p+1,NULL,0);
printf("我是父进程\n");
if(k==-1)
printf("回收失败了\n");
else
printf("回收成功了\n");
while(1){
sleep(1);
printf("我是父进程%d\n",getpid());
}
}
else if(p==0)
{
int cnt=5;
while(cnt--)
{
printf("我是子进程：%d 我还在运行\n",getpid());
sleep(1);
}
}
}
【status】
输出型参数，他将存储子进程的退出信息
如果不想接收该信息，就传入空指针即可
我们要用位图的思想去看status，
为什么要这样设置？
进程结束有两种情况
-
正常终止（但最后结果可能不对），退出信息为0，表示无信号异常
-
被信号杀死（没跑到return就挂了），退出码不确定，此时研究它没有意义
为了研究进程到底是处于什么原因结束，我们需要存储这两种信息
同时我们也可以得出status>>8即是退出码，status&07F就是终止信号
代码展示
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
pid_t p=fork();
if(p==0)
{
int cnt=5;
while(cnt--){
sleep(1);
printf("子进程PID：%d\n",getpid());
}
exit(1);
}
int st=0;
pid_t k=waitpid(p,&st,0);
printf("回收子进程：%d status：%d ：退出码：%d 退出信息 %d\n",k,st,st>>8,st&0x7F);
return 1;
}
我们的退出码是return的1，且运行时没有异常所以退出信息为0，与打印结果一致
对于退出信息，我们可以使用kill -l指令查看
例如kill -8表示因为浮点错误（除零）而导致进程被终止
这里我们用kill -8 +PID终止了进程，可以看到退出信息变成了8（因为是8号信息终止），退出码则变成了0，这也说明了当进程因为异常提前终止，退出码就没有意义了
linux给用户提供了宏去检测status
WIFEXITED：检测进程是否正常退出，返回一个布尔值，如果进从正常退出，返回真
WEXITSTATUS：提取子进程的退出码
但是我想吐槽一下，对于英格力士不好的人来说，那些宏的英文真不好记，还不如写个st>>8查看退出码，st&0x7F查看退出信息来的好
非阻塞轮询
waitpid的第三个参数表示等待回收的方法，
- 0表示阻塞等待
- WNOHANG（wait no hang）表示非阻塞等待
阻塞等待：当父进程执行到该语句时，就会检测要等待回收的子进程是否结束了，如果结束了就回收，如果没有就会卡在该语句，一直等待直到等待失败（返回-1），或者子进程结束对其进行回收。
非阻塞等待：当父进程执行到该语句时，也会检测要等待回收的子进程是否结束了，如果结束了就回收并且返回该进程的PID，如果没有就会返回0，不会卡在这里，因此多与while循环搭配
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
pid_t p=fork();
if(p==0)
{
int cnt=5;
while(cnt--){
sleep(1);
printf("子进程PID：%d\n",getpid());
}
exit(1);
}
while(1)
{ int st=0;
pid_t k=waitpid(p,&st,WNOHANG);
if(k>0)
{printf("回收子进程：%d status：%d ：退出码：%d 退出信息 %d\n",k,st,st>>8,st&0x7F);
break;
}
else if(k==0)
{
printf("子进程没结束，在等等\n");
}
sleep(1);
}
return 1;
}
可以看到父进程的waitpid在子进程没有执行完时，并没有被卡住，而是继续执行后面的语句了
进程替换
请注意，这个函数非常重要！！我们下次要手写一个shell外壳，就需要用到它，所以请读者认真阅读
我们也算是比较了解fork函数了，fork的作用是创建一个子进程，我们可以利用这点让父子进程执行不同的代码，来满足不同的需求，但是子进程的代码时拷贝的父进程的，如果我们想让子进程执行某种代码，就必须把代码写在父进程中，再用if else区分fork返回值进行区分才可以。那假如我想在代码中使用ls ，pwd这种指令真么办；我想在这个文件的代码中运行别的文件的代码怎么办，把那些代码都拷贝进来？那实在太麻烦了，于是进程替换闪亮登场解决了这个问题
exec系列接口一共有6个，我们可以输入 man -3 exec查看
execl
【返回值】
- 进程替换失败返回-1
- 成功则没有返回值
第一个参数，表示要执行的文件的路径，可以是绝对路径也可以是相对路径。
第二个参数，命令行参数中的argv，以列表（list）的形式传参，记得要以nullptr结尾
#include<iostream>
#include<unistd.h>
using namespace std;
int main(){
execl("/bin/ls","ls","-a","-l",nullptr);
return 0;
}
这样一看貌似就是执行了该指令而已，但其实不只是这样，请看下面的代码
#include<iostream>
#include<unistd.h>
using namespace std;
int main(){
execl("/bin/ls","ls","-a","-l",nullptr);
printf("明天没早八！！\n");
return 0;
}
是的，你没有看错，本该在exec函数后执行的printf语句没有执行！
这里就涉及exec的原理了。
事实上，执行到exec函数时，会把第一个参数对应的代码和数据加载进内存，并且直接覆盖掉原来的代码和数据，因此在exec之后的代码是不可能被执行的 。
这也是为什么exec成功后没有返回值，因为没有意义!毕竟后面的代码都被覆盖了。
#include<unistd.h>
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
printf("我是exec后的进程，我的PID是%d",getpid());
}
#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;
int main(){
printf("我是exec之前的进程，我的PID是%d\n",getpid());
execl("./test5","test5",nullptr);
return 0;
}但是请注意，虽然代码和数据都被修改了，但是进程还是那个进程，不信我们可以用PID验证
execlp
int execlp(const char* file, const char* arg, ... /* (char *) NULL */);
与execl相比，只是修改了第一个参数，从要求传递路径，变成了要求传递文件名，
这就是告诉我们，不用再传路径了，把要执行的文件名传进来，至于他的路径，会在PATH的环境变量中查找，如果找得到就执行，找不到就无法执行。
#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;
int main(){
execlp("pwd","pwd",nullptr);
return 0;
}
execle
可以指定替换后的进程的环境变量
#include<unistd.h>
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(int argc,char*argv[],char*env[]){
int i=0;
while(env[i])
cout<<env[i++]<<endl;
}
#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;
int main(){
char*const env[]={
(char*) "A=111",
(char*) "B=222",
(char*) "LINUX",
NULL
};
execle("./test5","./test5",NULL,env);
return 0;
}
举一反三时间
观察三个函数， 我们不难发现这些函数名的含义
-
首先都是exec系列，所以前缀都是exec
-
execl 后缀l（list列表）表示传入的命令行参数argv是以一个个字符串作为参数进行传入的
-
execlp 后缀p的含义同上，p表示第一个参数不用传路径，直接传文件名
-
execle 后缀e表示可传入环境变量
在此基础上，对剩下三个进行分析
【execv】
和后缀l相对，后缀v（vector）这个表示传入命令行argv是以指针数组的形式传入的
#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;
int main(){
char*const argv[]={"ls","-a","-l",nullptr};
execv("/bin/ls",argv);
return 0;
}
【exevp】
后缀v表示传argv是以指针数组传参，p表示第一个参数不传路径而传文件名
【execvpe】
后缀v、p、e，读者不妨自己想想作用是什么
除了以上六个由语言封装的函数，还有一个execve，他是一个系统接口，不难想像六个接口都是对该系统接口的封装。