2014025627 《嵌入式程序设计》第五周学习总结
教材学习内容总结
fork()函数：
一个进程，包括代码、数据和分配给进程的资源。fork（）函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。 一个进程调用fork（）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。fork（）函数从已存在的进程中创建一个新进程。父进程→子进程，子进程几乎是父进程的复制，其所独有的只有它的进程号、资源使用和计时器等。子进程继承了父进程的整个地址空间，包括进程上下文、代码段、进程堆栈等。 父子进程的一个重要区别是：fork（）的返回值不同。父进程中返回子进程的进程号，子进程中返回0。 出错为-1。
代码实例：
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main ()
{ pid_t fpid; //fpid表示fork函数返回的值
int count=0;
fpid=fork();
if (fpid < 0)
printf("error in fork!");
else if (fpid == 0) {
printf("i am the child process, my process id is %d/n",getpid());
count++; }
else {
printf("i am the parent process, my process id is %d/n",getpid());
count++; }
printf("统计结果是: %d/n",count);
return 0;
}
根据以上实例，在语句fpid=fork()之前，只有一个进程在执行这段代码，但在这条语句之后，就变成两个进程在执行了，这两个进程的几乎完全相同，将要执行的下一条语句都是if(fpid<0)等代码。两个进程的fpid之所以不同，这与fork函数的特性有关。fork调用的特点就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值：
1）在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；
2）在子进程中，fork返回0；
3）如果出现错误，fork返回一个负值；
在fork函数执行完毕后，如果创建新进程成功，则出现两个进程，一个是子进程，一个是父进程。在子进程中，fork函数返回0，在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID。我们可以通过fork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程。
fork出错可能有两种原因：
1）当前的进程数已经达到了系统规定的上限，这时errno的值被设置为EAGAIN。
2）系统内存不足，这时errno的值被设置为ENOMEM。
创建新进程成功后，系统中出现两个基本完全相同的进程，这两个进程执行没有固定的先后顺序，哪个进程先执行要看系统的进程调度策略。
每个进程都有一个独特（互不相同）的进程标识符（process ID），可以通过getpid（）函数获得，还有一个记录父进程pid的变量，可以通getppid（）函数获得变量的值。
Exec族函数
说是exec系统调用，实际上在Linux中，并不存在一个exec()的函数形式，exec指的是一组函数，一共有6个，分别是：
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#include <unistd.h> int execl(const char *path, const char *arg, ...); int execlp(const char *file, const char *arg, ...); int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]); int execv(const char *path, char *const argv[]); int execvp(const char *file, char *const argv[]); int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
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其中只有execve是真正意义上的系统调用，其它都是在此基础上经过包装的库函数。exec函数族的作用是根据指定的文件名找到可执行文件，并用它来取代调用进程的内容，换句话说，就是在调用进程内部执行一个可执行文件。这里的可执行文件既可以是二进制文件，也可以是任何Linux下可执行的脚本文件。与一般情况不同，exec函数族的函数执行成功后不会返回，因为调用进程的实体，包括代码段，数据段和堆栈等都已经被新的内容取代，只有调用失败了，它们才会返回一个-1，从原程序的调用点接着往下执行。fork（）函数用于创建一个子进程，该子进程几乎复制了父进程的所有内容，exec函数族提供了一个在进程中执行另外一个程序的方法。在执行完之后，当前进程除了进程号之外，其他的内容都被替换了。 出错时返回-1。
注意一定要写上错误判断语句，常见的错误有： 找不到文件或者路径，此时error被设置为ENOENT；数组argv和envp忘记用NULL结束，此时error被设置为EFAUTL； 没有对应可执行文件的运行权限，此时error被设置为EACCES；
execlp（），以文件名的方式来查找可执行文件，同时使用参数列表的方式。运行结果与在shell中输入命令ps -ef是一样的。 execl（），使用完整的文件目录来查找对应的可执行文件。注意目录必须以/开头，否则将其视为文件名。if((execlp("/bin/ps","ps","-ef",NULL))<0) 这里必须是ps程序的完整路径，注意目录必须以/开头。
execle（）函数将环境变量添加到新建的子进程中，这里的env是查看当前进程环境变量的命令。命令参数列表，必须以NULL结尾 char *envp[]={"PATH=/tmp","USER=harry",NULL};if((execle("/usr/bin/env","env",NULL,envp))<0)需要指出env的完整路径
execve（）函数，通过构造指针函数数组的方式来传递函数，注意参数列表一定要以NULL作为结束标识符。
终止程序函数exit（）和_exit（）函数：
_exit()函数:直接使进程停止运行,清除其使用的内存空间,并销毁其在内核中的各种数据结构;_exit（）函数的作用是直接使进程停止运行，使文件读写的速度加快；而exit（）函数先会“清理I/O缓冲”，若想要保证数据的完整性，最好使用exit（）函数。
void _exit(int status); status用于传递进程结束的状态，一般来说，0表示正常结束，其他数值表示非正常结束。 实际编程时，可以用wait（）系统调用接收子进程的返回值，从而针对不同的情况进行不同的处理。
exit()函数则在这些基础上作了一些包装,在执行退出之前加了若干道工序。
exit()函数与_exit()函数最大的区别就在于 exit()函数在调用 exit 系统调用之前要检查文件的打开情况,把文件缓冲区中的内容写回文件。
wait（）函数和waitpid( )函数：
wait（）函数用于使父进程（也就是调用wait（）的进程）阻塞，直到一个子进程结束或者该进程接收到了一个指定的信号为止。如果父进程没有子进程或者它的子进程已经结束，则wait（）会立即返回-1. wait（）会暂时停止目前进程的执行，直到有信号来到或子进程结束。如果在调用wait（）时子进程已经结束，则wait（）会立即返回子进程结束状态值。子进程的结束状态值会由参数status 返回，而子进程的进程识别码也会一快返回
wait（）函数的语法：
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_wait （int *status）;
status指向的整型对象用来保存子进程结束时的状态； 若成功则返回回收的子进程的进程号，失败则返回-1；
waitpid（）的作用与wait（）一样，但它并不一定等待第一个终止的子进程。waitpid（）有若干选项，可提供一个非阻塞版本的wait（）功能。实际上，wait（）只是 waitpid（）函数的一个特例，在linux内部实现wait（）函数时直接调用的就是waitpid（）函数。waitpid()会暂时停止目前进程的执行,直到有信号来到或子进程结束。如果在调用 waitpid()时子进程已经结束,则 waitpid()会立即返回子进程结束状态值。 子进程的结束状态值会由参数 status 返回,而子进程的进程识别码也会一起返回。
waitpid（）函数的语法：
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_waitpid( pid_t pid , int *status, int options );
参数说明：pid：
pid>0，回收进程ID等于pid的子进程
pid=-1，回收任何一个子进程，此时和wait（）相同
options：
WNOHANG 若指定的子进程没有结束，则waitpid（）不阻塞而立即返回，此时返回值为0；
WUNTRACED 为了实现某一个操作，由pid指定的任一子进程已被暂停，且其状态自暂停以来没有报告过，则返回其状态。
返回值：已经结束的子进程的进程号（>0）;
