【进程控制】-369IT编程

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【进程控制】

1. 写时拷贝

父进程创建了子进程，子进程的PCB是拷贝的父进程的PCB，内容一致。并且数据段，代码段，子进程是与父进程共享的（此时权限会被设为只读），当子进程要对其进行修改，此时会发生写时拷贝，将子进程要修改的数据，拷贝一份，单独交给子进程（这一部分权限可写，可读）。

2. 进程终止

2.1 从`main`返回

2.2 调用`exit`

2.3 `_exit`

3. 进程等待

wait 和 waitpid 是 Unix/Linux 系统中用于处理子进程状态变化的系统调用，通常在 C 或 C++ 编程里使用。下面为你详细介绍：

3.1 `wait` 函数

函数原型：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

功能：wait 函数会让调用进程阻塞，直到它的任意一个子进程终止。若子进程已经终止，wait 会立即返回。返回值是终止子进程的进程 ID，若出错则返回 -1。
参数：status 是一个整型指针，用于存储子进程的终止状态。若不关心终止状态，可将其设为 NULL。
示例代码：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid < 0) {
        perror("fork");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("Child process is running.\n");
        sleep(2);
        printf("Child process is exiting.\n");
        exit(0);
    } else {
        // 父进程
        int status;
        pid_t child_pid = wait(&status);
        if (child_pid > 0) {
            if (WIFEXITED(status)) {
                printf("Child process %d exited normally with status %d.\n", child_pid, WEXITSTATUS(status));
            } else if (WIFSIGNALED(status)) {
                printf("Child process %d was terminated by signal %d.\n", child_pid, WTERMSIG(status));
            }
        }
    }

    return 0;
}

3.2 `waitpid` 函数

函数原型：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

功能：waitpid 函数的功能与 wait 类似，不过它可以指定等待某个特定的子进程，还能通过 options 参数来控制等待行为。返回值是终止子进程的进程 ID，若指定 WNOHANG 且没有子进程终止则返回 0，若出错则返回 -1。
参数：
- pid：用于指定要等待的子进程的进程 ID。若 pid > 0，则等待指定进程 ID 的子进程；若 pid == -1，则等待任意子进程，等同于 wait；若 pid == 0，则等待与调用进程在同一进程组的任意子进程；若 pid < -1，则等待进程组 ID 等于 pid 绝对值的任意子进程。
- status：和 wait 中的 status 作用相同，用于存储子进程的终止状态。
- options：是一个位掩码，可使用 WNOHANG 让 waitpid 非阻塞地返回，即若没有子进程终止则立即返回 0；还可使用 WUNTRACED 来关注因收到信号而停止的子进程。
示例代码：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid < 0) {
        perror("fork");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("Child process is running.\n");
        sleep(2);
        printf("Child process is exiting.\n");
        exit(0);
    } else {
        // 父进程
        int status;
        pid_t child_pid = waitpid(pid, &status, WNOHANG);
        if (child_pid == 0) {
            printf("No child process has exited yet.\n");
        } else if (child_pid > 0) {
            if (WIFEXITED(status)) {
                printf("Child process %d exited normally with status %d.\n", child_pid, WEXITSTATUS(status));
            } else if (WIFSIGNALED(status)) {
                printf("Child process %d was terminated by signal %d.\n", child_pid, WTERMSIG(status));
            }
        }
    }

    return 0;
}

3.3 区别总结

灵活性：wait 只能等待任意子进程终止，而 waitpid 能指定等待某个特定的子进程，并且可以控制等待行为，如非阻塞等待。
阻塞特性：wait 是阻塞调用，会一直等待直到有子进程终止；waitpid 可通过 WNOHANG 选项实现非阻塞调用。

4. 进程替换

替换原理 用fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序(但有可能执行不同的代码分支),子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时,该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换,从新程序的启动例程开始执行。调用exec并不创建新进程,所以调用exec前后该进程的id并未改变。

替换函数

4.1 execl

4.2 execlp

4.3 execle

4.4 execv

4.5 execvp

4.6 execvpe

execvpe 是 Unix/Linux 系统里 exec 函数族中的一员，该函数族的作用是在当前进程的上下文中执行新程序，替换当前进程的映像。下面详细介绍 execvpe 函数。

4.6.1 函数原型

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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

int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);

4.6.2 参数说明

file：指向要执行的程序文件名的指针。此文件名无需是完整路径，execvpe 会依据 PATH 环境变量来查找该程序。
argv：指向参数数组的指针，该数组里的每个元素都是一个指向字符串的指针，代表传递给新程序的参数。数组的第一个元素通常是新程序的名称，最后一个元素必须为 NULL，以此标记参数列表的结束。
envp：指向环境变量数组的指针。数组中的每个元素都是形如 name=value 的字符串，用于为新程序设置环境变量。

4.6.3 功能说明

execvpe 函数会用指定的程序替换当前进程的映像。若调用成功，它不会返回；只有在调用失败时，才会返回 -1，并设置相应的错误码。

4.6.4 示例代码

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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

int main() {
    // 定义要执行的程序文件名
    const char *file = "ls";

    // 定义传递给程序的参数数组
    char *argv[] = {
        "ls",
        "-l",
        NULL
    };

    // 定义环境变量数组
    char *envp[] = {
        "PATH=/bin:/usr/bin",
        "HOME=/home/user",
        NULL
    };

    // 调用 execvpe 函数执行新程序
    int result = execvpe(file, argv, envp);

    // 如果 execvpe 调用失败，会执行到这里
    if (result == -1) {
        perror("execvpe");
        return 1;
    }

    return 0;
}

4.6.5 代码解释

在这个示例中，我们运用 execvpe 函数执行了 ls 程序，并且传递了 -l 参数。
为新程序设置了两个环境变量 PATH 和 HOME。
若 execvpe 调用成功，当前进程会被 ls 程序替代，输出文件列表。若调用失败，则会输出错误信息。

4.6.6 注意事项

由于 execvpe 调用成功后不会返回，所以调用之前的代码会被执行，而调用之后的代码只有在调用失败时才会执行。
若 file 参数不是完整路径，execvpe 会依据 envp 数组里的 PATH 环境变量查找程序。若 envp 中未包含 PATH，则使用当前进程的 PATH 环境变量。
传递给新程序的参数列表和环境变量数组都必须以 NULL 结尾。

本文参与腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。原始发表：2025-04-27，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除指针程序函数进程数组

【进程控制】

1. 写时拷贝

2. 进程终止

2.1 从`main`返回

2.2 调用`exit`

2.3 `_exit`

3. 进程等待

wait 和 waitpid 是 Unix/Linux 系统中用于处理子进程状态变化的系统调用，通常在 C 或 C++ 编程里使用。下面为你详细介绍：

3.1 `wait` 函数

函数原型：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

功能：wait 函数会让调用进程阻塞，直到它的任意一个子进程终止。若子进程已经终止，wait 会立即返回。返回值是终止子进程的进程 ID，若出错则返回 -1。
参数：status 是一个整型指针，用于存储子进程的终止状态。若不关心终止状态，可将其设为 NULL。
示例代码：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid < 0) {
        perror("fork");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("Child process is running.\n");
        sleep(2);
        printf("Child process is exiting.\n");
        exit(0);
    } else {
        // 父进程
        int status;
        pid_t child_pid = wait(&status);
        if (child_pid > 0) {
            if (WIFEXITED(status)) {
                printf("Child process %d exited normally with status %d.\n", child_pid, WEXITSTATUS(status));
            } else if (WIFSIGNALED(status)) {
                printf("Child process %d was terminated by signal %d.\n", child_pid, WTERMSIG(status));
            }
        }
    }

    return 0;
}

3.2 `waitpid` 函数

函数原型：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

功能：waitpid 函数的功能与 wait 类似，不过它可以指定等待某个特定的子进程，还能通过 options 参数来控制等待行为。返回值是终止子进程的进程 ID，若指定 WNOHANG 且没有子进程终止则返回 0，若出错则返回 -1。
参数：
- pid：用于指定要等待的子进程的进程 ID。若 pid > 0，则等待指定进程 ID 的子进程；若 pid == -1，则等待任意子进程，等同于 wait；若 pid == 0，则等待与调用进程在同一进程组的任意子进程；若 pid < -1，则等待进程组 ID 等于 pid 绝对值的任意子进程。
- status：和 wait 中的 status 作用相同，用于存储子进程的终止状态。
- options：是一个位掩码，可使用 WNOHANG 让 waitpid 非阻塞地返回，即若没有子进程终止则立即返回 0；还可使用 WUNTRACED 来关注因收到信号而停止的子进程。
示例代码：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid < 0) {
        perror("fork");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("Child process is running.\n");
        sleep(2);
        printf("Child process is exiting.\n");
        exit(0);
    } else {
        // 父进程
        int status;
        pid_t child_pid = waitpid(pid, &status, WNOHANG);
        if (child_pid == 0) {
            printf("No child process has exited yet.\n");
        } else if (child_pid > 0) {
            if (WIFEXITED(status)) {
                printf("Child process %d exited normally with status %d.\n", child_pid, WEXITSTATUS(status));
            } else if (WIFSIGNALED(status)) {
                printf("Child process %d was terminated by signal %d.\n", child_pid, WTERMSIG(status));
            }
        }
    }

    return 0;
}

3.3 区别总结

灵活性：wait 只能等待任意子进程终止，而 waitpid 能指定等待某个特定的子进程，并且可以控制等待行为，如非阻塞等待。
阻塞特性：wait 是阻塞调用，会一直等待直到有子进程终止；waitpid 可通过 WNOHANG 选项实现非阻塞调用。

4. 进程替换

替换函数

4.1 execl

4.2 execlp

4.3 execle

4.4 execv

4.5 execvp

4.6 execvpe

4.6.1 函数原型

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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

int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);

4.6.2 参数说明

file：指向要执行的程序文件名的指针。此文件名无需是完整路径，execvpe 会依据 PATH 环境变量来查找该程序。
argv：指向参数数组的指针，该数组里的每个元素都是一个指向字符串的指针，代表传递给新程序的参数。数组的第一个元素通常是新程序的名称，最后一个元素必须为 NULL，以此标记参数列表的结束。
envp：指向环境变量数组的指针。数组中的每个元素都是形如 name=value 的字符串，用于为新程序设置环境变量。

4.6.3 功能说明

execvpe 函数会用指定的程序替换当前进程的映像。若调用成功，它不会返回；只有在调用失败时，才会返回 -1，并设置相应的错误码。

4.6.4 示例代码

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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

int main() {
    // 定义要执行的程序文件名
    const char *file = "ls";

    // 定义传递给程序的参数数组
    char *argv[] = {
        "ls",
        "-l",
        NULL
    };

    // 定义环境变量数组
    char *envp[] = {
        "PATH=/bin:/usr/bin",
        "HOME=/home/user",
        NULL
    };

    // 调用 execvpe 函数执行新程序
    int result = execvpe(file, argv, envp);

    // 如果 execvpe 调用失败，会执行到这里
    if (result == -1) {
        perror("execvpe");
        return 1;
    }

    return 0;
}

4.6.5 代码解释

在这个示例中，我们运用 execvpe 函数执行了 ls 程序，并且传递了 -l 参数。
为新程序设置了两个环境变量 PATH 和 HOME。
若 execvpe 调用成功，当前进程会被 ls 程序替代，输出文件列表。若调用失败，则会输出错误信息。

4.6.6 注意事项

由于 execvpe 调用成功后不会返回，所以调用之前的代码会被执行，而调用之后的代码只有在调用失败时才会执行。
若 file 参数不是完整路径，execvpe 会依据 envp 数组里的 PATH 环境变量查找程序。若 envp 中未包含 PATH，则使用当前进程的 PATH 环境变量。
传递给新程序的参数列表和环境变量数组都必须以 NULL 结尾。

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1. 写时拷贝

2. 进程终止

2.1 从main返回

2.2 调用exit

2.3 _exit

3. 进程等待

3.1 wait 函数

3.2 waitpid 函数

3.3 区别总结

4. 进程替换

4.1 execl

4.2 execlp

4.3 execle

4.4 execv

4.5 execvp

4.6 execvpe

4.6.1 函数原型

4.6.2 参数说明

4.6.3 功能说明

4.6.4 示例代码

4.6.5 代码解释

4.6.6 注意事项

【进程控制】

1. 写时拷贝

2. 进程终止

2.1 从main返回

2.2 调用exit

2.3 _exit

3. 进程等待

3.1 wait 函数

3.2 waitpid 函数

3.3 区别总结

4. 进程替换

4.1 execl

4.2 execlp

4.3 execle

4.4 execv

4.5 execvp

4.6 execvpe

4.6.1 函数原型

4.6.2 参数说明

4.6.3 功能说明

4.6.4 示例代码

4.6.5 代码解释

4.6.6 注意事项

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