创建子进程
关于创建子进程的原型一般都是用的这个,直接fork,这个函数在父进程中调用,在父子进程中各有一个pid_t类型的返回值,父进程中得到的是子进程的ID,子进程中得到的是0值。当然调用失败就是-1。
//创建进程,然后复制出另一份进程
#include <unistd.h>
pid_t fork();
根据不同的fork返回值,父子进程可以分出自己专属的代码区域段。例子如下:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int i = 10;
int main() {
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid == 0) {
i++;
printf("I' m the subprocess.The i:%d\n", i);
} else {
i--;
printf("I' m the parent process.The i:%d\n", i);
}
return 0;
}
一般来说,写代码的理想状态是最后的程序正常跑,更理想的就是完全不出错,不过那个太理想了。比如多进程程序中,当父进程结束了,子进程没有被父进程获取状态信息,从而使得进程号依然保留在系统中,占用系统定数的进程号;又比如父进程都结束运行了,子进程还在继续跑,由init进程来接管。这两种情况,前者被叫僵尸进程,后者被称为孤儿进程(这个概念其实我挺犯迷糊,如果有冲突那就是你对,记得提点一声)。所以,父进程在结束之前,要对子进程负责,要查询子进程的结束状态,并确保子进程跑完了才跑路。
wait一下
简单的方案,就是父进程一直等,实现这个功能的函数原型如下:
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *statloc);
//配合使用的宏
WIFEXITED(statloc); //子进程正常终止,返回非0值
WEXITSTATUS(statloc); //子进程正常终止,返回退出码
WIFSIGNALED(statloc); //因为未捕获信号而终止,返回非0值
WTERMSIG(statloc); //配合前一个宏,返回信号值
WIFSTOPPED(statloc); //子进程意外终止,返回非0
WSTOPSIG(statloc); //子进程意外终止,返回信号值
上面函数的通用解读就是,wait函数的调用会阻塞父进程,一直等着子进程跑完返回状态信息到statloc才对父进程放行。而对于子进程的结束信息的解读,就是上面对应的宏来进行。不过wait的阻塞让很多人不满,所以他们实现了另一种wait:
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options);
使用waitpid处理僵尸进程:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
int main() {
pid_t pid;
int status, i=0;
pid = fork();
if (pid == 0) {
i--;
printf("subprocess: %d\n", i);
sleep(5);
return 6;
} else {
//因为只有一个子进程,就不明确指定了
while (!waitpid(-1, &status, WNOHANG)) {
i++;
printf("parent process, %d sec\n", i);
sleep(1);
}
if (WIFEXITED(status))
printf("Subprocess was ended and return a value :%d\n", WEXITSTATUS(status));
}
return 0;
}
进程间通信
比较简单的通信方式,是创建管道,管道和socket套接字同属系统资源,创建了管道,就是使得两个管道在系统提供的内存进行通信。实现的原型如下:
#include <unistd.h>
int pipe(int filedes[2]);
所谓管道,是有着两个口子的,这里的管道也一样,filedes就是一个包含了两个文件描述符的数组,一般传入的这个参数是空的,函数调用结束后就成了新创建的管道的入口和出口。
嗯,所以这个管道的使用,其实就是这两个描述符的使用,filedes数组中,第一个是管道入口,第二个是管道出口,这个要注意。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {
pid_t pid;
int fds[2];
char str[20];
pipe(fds);
pid = fork();
if (pid != 0) {
write(fds[1], "balabala", sizeof("balabala"));
printf("parent process.\n");
sleep(3);
} else {
read(fds[0], str, 20);
printf("subprocess, get mes: %s\n", str);
}
return 0;
}
例子是父进程发送信息,子进程接收信息,实际上反过来也可以,不限定。但信息放进管道,父子进程其实都可以读取,就像写了信息在文本,谁都可以读取。管道的单向只体现在它的信息是从fds[1]进,fds[0]出。为了保证
信息的受众是对端从而实现双方通信,往往实现两个管道,然后一个管道负责发,一个负责收,这样就不需要预测运行流程。
管道是很便利,但它往往适用于关联进程(像父子进程),想要无关联的通信还需要其他机制,比如下面的3种System V IPC。
System V IPC
针对共享资源的多进程访问,这种独占式的访问会引发大问题,谁先谁后无法控制,这种引发竞争的代码段,被称为临界区。对进程的同步,就是确保进入临界区只有一个进程。
信号量
它是一个特殊的整数值变量,只支持两种操作,一个是取,一个是放,分别是P原语和V原语的解读。因为针对多进程同步和多线程同步都有信号量的概念,虽然语义一致,但实现不一样,姑且把多进程间信号量称为信号量,多线程间信号量称为POSIX信号量。对于信号量的初始化决定了其行为,但最常用的就是二进制信号量,用0和1来代表空置和占用的意义。linux中的实现,往往在sys/sem.h头文件中,三个系统调用设计成操作一组信号量而不是单个信号量,三个系统调用分别是semget、semop和semctl;而POSIX信号量的实现都在semaphore.h头文件中。
信号量的创建
#include <sys/sem.h>
//申请信号集,申请成功就返回信号量标记值,失败返回-1
int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);
semg