Linux软件编程(五)（exec 函数族、system、线程）
子进程资源回收
当子进程结束后，如果父进程没有回收其资源，会留下 僵尸进程。
回收方式主要有 wait 和 waitpid。
1.1 wait
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *wstatus);
功能
阻塞等待 任意子进程 退出，并回收其资源空间。
参数
wstatus：保存子进程退出状态的变量地址NULL：不保存退出状态
返回值
成功：回收的子进程 PID
失败：
-1
1.2 waitpid
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
功能
回收 指定子进程 资源，功能比 wait 更灵活。
参数说明
pid
< -1：回收指定进程组的任意子进程（如-100表示等待 GID=100 的进程组）-1：回收任意子进程0：回收与调用者同一进程组的所有子进程> 0：回收指定 PID 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
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：成功 返回接收资源的子进程PID
失败：
-1非阻塞模式下且无子进程退出：
0
1.3 资源回收策略
阻塞回收：
wait或waitpid(pid, ..., 0)非阻塞回收：
waitpid+WNOHANG（适合轮询）不回收：子进程的任务需要一直执行
异步回收：配合信号（如
SIGCHLD）实现，子进程退出时通知父进程
一、exec 函数族
在一个进程里面执行另一个文件（可执行文件）。
本质：将进程文本区的指令代码替换成 exec 要执行的文件的指令。
执行成功后不返回，执行失败返回 -1。
1.
int execl(const char *path, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
功能：执行指定路径的可执行文件
参数：
path：可执行文件的路径和名称arg：执行该文件时要传递的参数（arg0通常为程序本身的名称）NULL：参数结束标志
返回值：
出错：
-1
2. int execlp(const char *file, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
功能：从
PATH指定的系统路径中寻找可执行文件参数：
file：可执行文件的名称（系统路径下已有）arg：执行该文件时要传递的参数NULL：参数结束标志
3. int execle(const char *path, const char *arg, ... /*, (char *) NULL, char * const envp[] */);
功能：执行指定路径的可执行文件，并可传入自定义环境变量
参数：
path：可执行文件路径arg：参数列表NULL：参数结束标志envp[]：自定义环境变量数组（KEY=value格式，以 NULL 结束）
4. int execv(const char *path, char *const argv[]);
功能：执行指定路径的可执行文件，参数用字符串数组传递
参数：
path：可执行文件路径argv[]：参数数组（最后一个元素为 NULL）
5. int execvp(const char *file, char *const argv[]);
功能：从
PATH系统路径搜索文件，参数用字符串数组传递参数：
file：文件名（系统路径中已有）argv[]：参数数组（最后一个元素为 NULL）
6. int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);
功能：结合
execvp功能，并支持自定义环境变量（GNU 扩展）参数：
file：文件名（从 PATH 搜索）argv[]：参数数组（NULL 结束）envp[]：环境变量数组（NULL 结束）
exec 名称含义
l：list（参数列表传递）
p：path（从系统 PATH 中查找）
v：vector（数组传递）
e：environment（可传自定义环境变量）
二、system 函数
作用
system() 会调用一次 fork() 创建子进程，在子进程中执行命令，父进程等待子进程结束。
#include <stdlib.h> int system(const char *command);
特点：
简单易用
内部实际是
fork() + exec() + wait()需要 shell 环境解析命令
三、自定义 system 实现
通过 fork() + execvp() 手动实现 system 功能：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <sys/wait.h> #include <unistd.h> #include <string.h> int my_system(char *buff) { char *arg[10] = {NULL}; char cmd[512] = {0}; strcpy(cmd, buff); int i = 0; arg[i] = strtok(cmd, " "); while (arg[i] != NULL) { i++; arg[i] = strtok(NULL, " "); } pid_t pid = fork(); if (pid > 0) { wait(NULL); } else if (pid == 0) { execvp(arg[0], arg); } return 0; } int main() { printf("system : pid = %d\n", getpid()); my_system("ls -l"); printf("After system\n"); return 0; }
四、线程
1. 概念
进程：操作系统资源分配的最小单位
线程：操作系统任务调度的最小单位
线程由进程创建，拥有 独立的 8M 栈区，但共享进程的堆区、数据区、文本区
2. 进程与线程对比
| 对比 | 进程 | 线程 |
|---|---|---|
| 资源消耗 | 分配 0~4G 虚拟空间，开销大 | 只分配 8M 栈区，开销小 |
| 创建速度 | 慢 | 快 |
| 数据共享 | 需 IPC | 直接共享进程内存 |
| 安全性 | 高，互不影响 | 低，一个线程崩溃可能导致整个进程崩溃 |
3. 线程相关编程
创建线程
#include <pthread.h> int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
thread：保存线程 IDattr：线程属性（默认NULL）start_routine：线程入口函数arg：传递给线程的参数返回值：成功 0，失败 非 0
获取线程 ID
pthread_self();
注意：编译需加 -lpthread。
五、线程创建示例
#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h> void *task(void *arg) { printf("I am thread : tid = %ld\n", pthread_self()); return NULL; } int main() { pthread_t tid; if (pthread_create(&tid, NULL, task, NULL) != 0) { printf("pthread_create error\n"); return -1; } sleep(2); // 防止主线程提前结束 return 0; }