Linux应用软件编程---多任务（进程2）（资源回收函数(wait、waitpid)、exec函数族、linux下的命令、const四种位置表示的含义）
一、进程回收资源空间函数
1、wait()
1）需要包含头文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
2）解释说明
| pid_t wait(int *wstatus); |
| 功能：阻塞等待回收子进程的资源空间 参数： wstatus ：保存子进程消亡状态的变量地址 若为NULL：不保存子进程退出的状态 返回值： 成功：返回回收到的子进程的PID号 失败：-1 wait(NULL); |
可以在子进程结束时，通过 return 或 exit 来实现给 wait 函数的传参操作。
2、waitpid()
1）需包含头文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
2）解释说明
| pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options); |
| 功能：回收指定进程的资源。和wait功能相似，比wait更灵活 参数： pid：回收范围 <-1 回收指定进程组内的任意子进程 （-100.等待GID=100的进程组中的任意子进程） -1 回收任意子进程，组内外 0 回收和当前调用waitpid一个组的所有子进程，组内 > 0 回收指定ID的子进程 status：子进程退出时候的状态， 如果不关注退出状态用NULL； options 选项： 0 表示回收过程会阻塞等待 WNOHANG 表示非阻塞模式回收资源。 返回值： 成功 返回接收资源的子进程pid 失败 -1 设定为非阻塞且没有回收到子进程返回0 |
3、wait函数与waitpid函数的宏
1）WIFEXITED(status)
判断子进程是否正常终止，若正常终止返回非零 (真) ，否则返回0 (假)。
2）WEXITSTATUS(status)
正常终止时，获取子进程的退出状态码，即子进程退出时返回的值。
3）WIFSIGNALED(status)
判断子进程是否被信号终止 (如被 kill 命令发送信号终止)，若被信号终止返回非零 (真)，否则返回0 (假)。
4）WTERMSIG(status)
获取导致子进程终止的信号的编号。
5）WIFSTOPPED(status)
判断子进程是否被信号暂停，若子进程被暂停返回非零 (真)，否则返回0 (假)。
*注：仅在使用 waitpid 且指定 WUNTRACED 选项时才可能为真。
6）WSTOPSIG(status)
获取导致子进程暂停的信号编号。
4、子进程资源空间回收策略
1）wait 阻塞回收：一般情况下，父进程专门负责资源回收；
2）waitpid 非阻塞方式回收：搭配轮询方式回收。
3）不回收：子进程的任务需要一直执行
4）异步回收：当子进程结束时通知父进程进行回收
5、例题
1）wait() 函数
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>int main(int argc, const char *argv[])
{pid_t pid = fork(); //创建子进程if (pid > 0) //父进程{int wstatus;pid_t pidtmp = wait(&wstatus);printf("pidtmp = %d\n", pidtmp);if (WIFEXITED(wstatus)){printf("%d over normall, state : %d\n", pidtmp, WEXITSTATUS(wstatus));}else if (WIFSIGNALED(wstatus)){printf("%d ober by signal,signal num = %d\n", pidtmp, WTERMSIG(wstatus));}while (1){printf("I am father : pid= %d\n", getpid());sleep(1);}}else if (0 == pid) //子进程{int i = 20;while (i--){printf("I am son : pid = %d\n", getpid());sleep(1);}exit(9); //终止信号为 9 号 SIGKILL//return 9;}else{perror("fork error");}return 0;
}2）waitpid() 函数
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>int main(int argc, const char *argv[])
{pid_t pid = fork();if (pid > 0){while (1){int wstatus;//pid_t pidtmp = waitpid(-1, &wstatus, 0); ==>wait(&wstatus)pid_t pidtmp = waitpid(-1, &wstatus, WNOHANG);printf("pidtmp = %d\n", pidtmp);if (0 != pidtmp){if (WIFEXITED(wstatus)){printf("%d over normall, state : %d\n",pidtmp,WEXITSTATUS(wstatus));}else if (WIFSIGNALED(wstatus)){printf("%d ober by signal,signa is= %d\n",pidtmp,WTERMSIG(wstatus));}}printf("I am father : pid= %d\n", getpid());sleep(1);}}//轮询else if (0 == pid){int i = 20;while (i--){printf("I am son : pid = %d\n", getpid());sleep(1);}exit(9);//return 9;}else{perror("fork error");}return 0;
}
二、exec 函数族
1、概念
功能：在一个进程里面执行另外一个文件（可执行文件）。
本质：将文本去的指令代码替换成exec要执行的文件的指令。
2、分类
exec 函数族分为 execl、execlp、execle、execv、execvp、execvpe六种，下面对这六种中的函数部分进行说明。
1）execl()
| int execl(const char *path, const char *arg, ... , /* (char *) NULL */); |
参数： 省略号部分填写与 arg 同类的参数，直至填写完毕 |
2）execlp()
| int execlp(const char *file, const char *arg, ... , /* (char *) NULL */); |
功能：从PATH指定的系统路径下寻找该可执行文件 * 不可执行自己编写的可执行文件。 |
3）execv()
execv() 与 execl() 作用一样，只是 execv() 被用于绝对路径中的替换执行。
| int execv(const char *path, char *const argv[]); |
参数： psth：绝对路径 char *arg[] = {"ls", "-l", NULL); |
4）exec 说明
l：list 列表
p：path 路径 (系统路径)
v：vector 容器
e：env 环境变量
5）举例说明
（1）上述函数的使用格式实例
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, int *argv[])
{printf("exec : pid = %d\n", getpid());execl("./hello", "./hello", NULL);execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);char *arg[] = {"is", "-l", NULL};execv("/bin/ls", arg);execlp("ls", "ls", "-l", NULL);execvp("ls", arg);return 0;
}（2）使用 exec函数族 实现 Linux 中 system 函数的功能。
核心思想：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>int my_system(char *buff)
{char *arg[10] = {NULL};int i = 0;char cmd[512] = {0};strcpy(cmd, buff);arg[i] = strtok(cmd, " ");while (arg[i] != NULL){i++;arg[i] = strtok(NULL, " ");}pid_t pid = fork();if (pid > 0) //父进程{wait(NULL);}else if (0 == pid) //子进程{execvp(arg[0], arg);}return 0;
}int main(int argc, const char *argv[])
{my_system("ls -l");return 0;
}三、Linux 下的命令
1. 内核内置命令：cd
2. 外部命令：ls、rm、 touch、whereis 命令
3. 别名：例如：ll <---> (ls -l)
四、const 四种存放位置的解析
下述说明中假定指针名为 p。
1、const 类型 *指针名
含义：指向常量字符的指针。
说明：指针 p 本身可以被修改，可以指向其他地址，但 p 指向的字符内容 (*p) 不能被修改 (被 const 限定) 。例如：
| const char *p = "hello"; |
| p = "word"; //正确(指针可以指向新地址) |
| //*p = 'H'; //错误(不能修改指向的内容) |
2、类型 *const 变量名
含义：指向字符的常量指针。
说明：指针 p 本身是常量，不能被修改，不能指向其他地址，但 p 指向的字符内容 (*p) 可以被修改。例如：
| char str[] = "hello"; |
| char *const p = str; |
| // p = "world"; // 错误(指针本身不能指向新地址) |
*p = 'H'; //合法(可以修改指向的内容) |
3、const 类型 变量名
含义：修饰普通变量，变量的值不能修改，本身是只读的。
说明：const 修饰后的变量的值在初始化之后，不允许通过赋值等操作修改。例如：
| const char p = 'A'; |
| p = 'B'; //错误(不能修改变量的值) |
4、const 类型 *const 指针名
含义：指向常量字符的常量指针。
说明：指针 p 本身是常量，不能被修改，不能指向其他地址，同时 p 指向的字符内容 (*p) 也不能被修改。例如：
| const char *const p = "hello"; |
| p = "world"; //错误(指针本身不能修改) |
| *p = 'H'; //错误(指向的内容也不能修改) |
五、minshell 功能的实现
1、流程图
2、程序代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>int my_system(char *buff)
{if(buff == NULL || strlen(buff) == 0){return 0;}char *arg[10] = {NULL};int i = 0;char cmd[1024] = {0};strcpy(cmd, buff);arg[i] = strtok(cmd, " ");while (arg[i] != NULL){printf("arg[%d] = %s\n", i, arg[i]);i++;arg[i] = strtok(NULL, " ");}pid_t pid = fork();if (pid > 0) //父进程{wait(NULL);}else if (0 == pid) //子进程{execvp(arg[0], arg);perror("execvp failed");exit(1);}else{perror("fork failed");return -1;}return 0;
}int main(int argc, const char *argv[])
{while(1){char buff[1024] = {0};getcwd(buff, sizeof(buff));printf("zmy@ubuntu:%s:", buff);char p[1024] = {0}; fgets(p, sizeof(p), stdin);p[strcspn(p, "\n")] = '\0';if(strcmp(p, "q") == 0){break;}my_system(p);}return 0;
}
3、运行结构示意图
【END】