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4.【Linux】进程控制（进程终止||进程等待||程序替换）

news 2025/7/15 11:41:11

一.进程创建fork

见上篇文章

二.进程的终止

1.进程退出场景

1.代码运行完毕，结果正确，通过main函数退出码返回一般为0。
2.代码运行完毕，结果不正确，通过不同的退出码标识不同的错误原因。
3.代码异常终止（信号）。

strerror(错误码)，将退出码转化为错误原因的字符

2.如何终止一个进程

exit()函数（c语言提供的）

void exit(int status)
在任何地方调用都表示直接终止进程

_exit()函数（系统调用接口）

相较于exit（）不会执行用户定义的清理函数，不会冲刷缓冲区，直接退出

main()函数中的 return语句

return是一种更常见的退出进程方法。执行return n等同于执行exit(n),因为调用main的运行时函数会将main的返回值当做 exit的参数。

三.进程等待

wait（）

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);

返回值：成功返回被等待进程pid，失败返回-1。
参数：输出型参数，获取子进程退出状态,不关心则可以设置成为NULL

waitpid()

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

返回值：当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0；如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；

参数：Pid=-1,等待任一个子进程,与wait等效。 Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。 status: WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出） WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码） options: WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进程的ID。

输出型参数status

按照比特为的方式划分，有32位，我们只学习16位。
次低8位：子进程的退出码

(status>>8)&0xFF

低7位：子进程收到的信号编号

status&0x7F

本质是父进程调用系统接口去拿子进程task_struct中的退出码和退出信号，由于进程具有独立性，定义全局变量无法获取。因为全局变量属于父进程，子进程想写入会发生写时拷贝

第8位：coredump标志位

进行位运算过于复杂，操作系统为我们提供了两个宏

if(WIFEXITED(status))printf("%d",WEXITSTATUS(status));

非阻塞等待

waitpid()第三个options参数如果为0，则默认为阻塞等待，若设置为宏定义WNOHANG，则为非阻塞等待。
什么是非阻塞等待？
父进程通过操作系统检测子进程状态，如果退出了就接收到子进程的退出信息。如果检测到没退出，且options等于0就挂起父进程，在等待队列中阻塞等待子进程退出（在内核中阻塞被唤醒），这是阻塞等待。相反，如果options等于WNOHANG，发现没有子进程退出，那么直接返回0不会阻塞等待子进程退出，而是采用非阻塞的轮询检测的方式

四.进程的程序替换

通过特定接口，加载磁盘上的一个全新的程序（代码和数据），加载到调用进程的地址空间中，修改页表和物理地址的映射关系，以达到让子进程执行一个全新程序的目的。

原理

exec函数替换程序后进程的pid没有改变，只是将磁盘数据加载到物理内存后，重新建立页表和物理内存的映射关系，替换成功后原程序后续代码都不执行了（替换失败后续代码仍执行）。
在这里插入图片描述
注意arg都要以null结尾，exec功能其实就是加载器的底层接口。

举例

int main()
{
char *const argv[] = {"ps", "-ef", NULL};
char *const envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL};
execl("/bin/ps", "ps", "-ef", NULL);
// 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
execlp("ps", "ps", "-ef", NULL);
// 带e的，需要自己组装环境变量
execle("ps", "ps", "-ef", NULL, envp);
execv("/bin/ps", argv);
// 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
execvp("ps", argv);
// 带e的，需要自己组装环境变量
execve("/bin/ps", argv, envp);