Linux下C语言的进程控制编程

代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
/*************基本的函数API********************
1-pid func
pid_t getpid(void)
pid_t fork(void) 
    fork函数创建的字进程是父进程的副本，执行的是与父进程完全相同的程序，为了让fork子进程能够运行另外的程序，需要用的exec函数

2-exec func
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,const char *arg[])
int execvp(const char *file,const char *arg[])
int execve(const char *file,const char *arg, char * const envp[])

3-system func
int system(const char *string)
**********************************************/
#define Test_fork 0 
#define Test1 0
#define Test2 1

#define Test_exec 1
#define Test_syst 0

static int idata = 111;

int main(void)
{
#if Test_fork
    pid_t pid0,pid1;
    pid0 = fork();
    pid1 = fork();
    printf("Fork's PID0 = %d
PID1 = %d
",pid0,pid1);
    //printf("PID = %d
", getpid());
#endif

#if Test1
    int istack = 222;
    pid_t childPid;
    printf("Test Fork!
");
    fflush(stdout);
    // The parent's printf's buffer content will be copy to child-process's buffer and being stdout to the file object but not the screen!

    switch(childPid = fork())
    {
            case -1: exit(0);
            case  0: idata *= 3; istack *= 3; break;
            default: sleep(3); break;
     }

     printf("PID=%ld %s idata=%d istack=%d 
",(long)getpid(),(childPid == 0)?"(child)":"(parent)",idata,istack);
     exit(EXIT_SUCCESS);
#endif

#if Test2
     pid_t pid0,pid1;
     pid0 = fork();
     printf("PID=%ld %s
",(long)getpid(),(pid0 == 0)?"(child0)":"(parent)");
     pid1 = fork();
     printf("PID=%ld %s
",(long)getpid(),(pid1 == 0)?"(child1)":"(parent)");
     exit(EXIT_SUCCESS);
#endif


#if Test_exec
    if(0 == fork())
    {
        int ret;
        ret = execlp("ls","ls","-l", NULL);
        return 0;
    }
#endif

#if Test_syst
    int ret;
    ret = system("ls -al");
    printf("OK!
");
    return 0;
#endif

    return 0;
}

主要说明上述程序中fork的相关内容，纪录在此，方便后面理解！

fork()函数用来创建一个新的进程，新创建的这个进程的data数据段，stack堆栈段等进程基本的内容以及当前程序状态指针PC-point也完全和父进程相同！也就是说fork创建的子进程是父进程的副本，新创建的这个进程，Linux会为它分配对应的内存页来保存与父进程完全相同data、stack、进程运行到的目前的状态。但是对于程序段text，父进程与子进程是共享的！对于Test2程序的运行结果如下所示：

对上述的结果分析如下所示：

 如图所示，每一个fork下面只要存在fork那么就会产生多级的子进程。

1、如图中所示的关系，P是C0的父进程，也是C1的父进程，C0是C2的父进程。

2、在这样的关系当中，所有进程的状态都有所不同，再运行到fork0的位置处，P和C0的PC指针状态相同，C0进程不会再去运行fork0上面的所有程序，同样的C2不会运行fork1上面的所有程序，C1不会运行fork1上面的所有程序

     ，这样也就是子父进程的状态相同的意思！

3、图中的printf表示该进程PC指针知道该位置处需要运行的任务，总共运行了6条printf，这和我们的演示结果相同，printf("PID=%ld %s ",(long)getpid(),(pid1 == 0)?"(child1)":"(parent)");

      这样的代码会帮我们区分子父进程并打印出当前进程的PID！

4、由于所有进程包括子父进程之间都会存在竞争关系，所以运行的结果每次都会不同，同时PID的数值也会有所不同（对于多核心CPU来说，进程可能存在同步运行的情况！）。

5、一定要注意，fork在父进程运行过程中的返回值是子进程真实的PID number，pid_t pid = fork()，这样在父进程中获取的pid是真实的进程ID＞0，获取失败则为-1，但是在进入子进程之后，实际上这个值是0，

      所以一对子父进程中的pid的值不同！这很重要！

6、子父进程之间的数据交换可以使用信号量的方式来同步和互斥！#include <singnal.h>

7、子父进程不共享数据段，堆栈段，进程PCB内容，但是共享不可改写的代码段！所以数据的修改不是同步的！但是对于新创建的文本等字符设备上的文件对象，子父进程存在竞争关系，需要同步和互斥来保证数据的正确性！

8、注意在Test1程序当中，我们在printf之后添加了fflush函数，对printf函数中的缓冲内容进行了刷新，在重定向到文件过程中就不会出现fork的子进程的输出缓冲内容了，不然结果会不同：

 

9、当父进程先于子进程终止时，子进程变成了孤儿进程,操作系统统一为其找到一个 PID为 1 的 init（操作系统最先运行的进程）,接管此进程。

进程其他相关API：

1、使用wait()函数等待子进程完成操作，或者使用waitpid()

pid_t pid,pid_end;
pid = fork();
if(pid == 0)
{
        printf("ChildProcess:%ld
",(long)getpid());
                sleep(5);
}
else
{
        printf("ParentProcess:%ld
",(long)getpid());
}
pid_end = wait(NULL);
printf("The ChildProcess:PID %d is Stopped!
",pid_end);
exit(EXIT_SUCCESS);

运行结果如下所示：