UNIX Programming FAQ 中文版 v0.1.0

Chapter 1. 进程控制
Table of Contents
1.1. 创建新进程：fork函数
1.2. 环境变量
1.3. 我怎样睡眠小于一秒？
1.4. 我怎样得到一个更细分时间单位的alarm函数版本？
1.5. 父子进程如何通信？
1.6. 我怎样去除僵死进程？
1.7. 我怎样使我的程序作为守护程序运行？
1.8. 我怎样象ps程序一样审视系统的进程？
1.9. 给定一个进程号，我怎样知道它是个正在运行的程序？
1.10. system函数，pclose函数，waitpid函数的返回值是什么？
1.11. 我怎样找出一个进程的存储器使用情况？
1.12. 为什么进程的大小不缩减？
1.13. 我怎样改变我程序的名字(即“ps”看到的名字)？
1.14. 我怎样找到进程的相应可执行文件？
1.15. 为何父进程死时，我的进程未得到SIGHUP信号？
1.16. 我怎样杀死一个进程的所有派生进程？
1.1. 创建新进程：fork函数
1.1.1. fork函数干什么？
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

‘fork()’函数用于从已存在进程中创建一个新进程。新进程称为子进程，而原进程称为父进程。你可以通过检查‘fork()’函数的返回值知道哪个是父进程，哪个是子进程。父进程得到的返回值是子进程的进程号，而子进程则返回0。以下这个范例程序说明它的基本功能：

pid_t pid;

switch (pid = fork())
{
case -1:
/* 这里pid为-1，fork函数失败 */
/* 一些可能的原因是 */
/* 进程数或虚拟内存用尽 */
perror("The fork failed!");
break;

case 0:
/* pid为0，子进程 */
/* 这里，我们是孩子，要做什么？ */
/* ... */
/* 但是做完后, 我们需要做类似下面： */
_exit(0);

default:
/* pid大于0，为父进程得到的子进程号 */
printf("Child's pid is %d/n",pid);
}

当然，有人可以用‘if() ... else ...’语句取代‘switch()’语句，但是上面的形式是一个有用的惯用方法。

知道子进程自父进程继承什么或未继承什么将有助于我们。下面这个名单会因为不同Unix的实现而发生变化，所以或许准确性有了水份。请注意子进程得到的是这些东西的 *拷贝*，不是它们本身。

由子进程自父进程继承到：

进程的资格(真实(real)/有效(effective)/已保存(saved) 用户号(UIDs)和组号(GIDs))

环境(environment)

堆栈

内存

打开文件的描述符(注意对应的文件的位置由父子进程共享， 这会引起含糊情况)

执行时关闭(close-on-exec) 标志 (译者注：close-on-exec标志可通过fnctl()对文件描 述符设置，POSIX.1要求所有目录流都必须在exec函数调用时关闭。更详细说明， 参见《UNIX环境高级编程》 W. R. Stevens, 1993, 尤晋元等译(以下简称《高级编程》), 3.13节和8.9节)

信号(signal)控制设定

nice值 (译者注：nice值由nice函数设定，该值表示进程的优先级， 数值越小，优先级越高)

进程调度类别(scheduler class) (译者注：进程调度类别指进程在系统中被调度时所属的类别，不同类别有不同优先级，根据进程调度类别和nice值，进程调度程序可计算出每个进程的全局优先级(Global process prority)，优先级高的进程优先执行)

进程组号

对话期ID(Session ID) (译者注：译文取自《高级编程》，指：进程所属的对话期 (session)ID， 一个对话期包括一个或多个进程组， 更详细说明参见《高级编程》 9.5节)

当前工作目录

根目录 (译者注：根目录不一定是“/”，它可由chroot函数改变)

文件方式创建屏蔽字(file mode creation mask (umask)) (译者注：译文取自《高级编程》，指：创建新文件的缺省屏蔽字)

资源限制

控制终端

子进程所独有：

进程号

不同的父进程号(译者注： 即子进程的父进程号与父进程的父进程号不同， 父进程号可由getppid函数得到)

自己的文件描述符和目录流的拷贝(译者注： 目录流由opendir函数创建，因其为顺序读取，顾称“目录流”)

子进程不继承父进程的进程，正文(text)， 数据和其它锁定内存(memory locks) (译者注：锁定内存指被锁定的虚拟内存页，锁定后， 不允许内核将其在必要时换出(page out)， 详细说明参见《The GNU C Library Reference Manual》 2.2版， 1999, 3.4.2节)

在tms结构中的系统时间(译者注：tms结构可由times函数获得， 它保存四个数据用于记录进程使用中央处理器 (CPU：Central Processing Unit)的时间，包括：用户时间，系统时间， 用户各子进程合计时间，系统各子进程合计时间)

资源使用(resource utilizations)设定为0

阻塞信号集初始化为空集(译者注：原文此处不明确， 译文根据fork函数手册页稍做修改)

不继承由timer_create函数创建的计时器

不继承异步输入和输出

1.1.2. fork函数与vfork函数的区别在哪里？
有些系统有一个系统调用‘vfork()’，它最初被设计成‘fork()’的较少额外支出 (lower-overhead)版本。因为‘fork()’包括拷贝整个进程的地址空间，所以非常 “昂贵”，这个‘vfork()’函数因此被引入。(在3.0BSD中)(译者注：BSD： Berkeley Software Distribution)

*但是*，自从‘vfork()’被引入，‘fork()’的实现方法得到了很大改善，最值得注意的是“写操作时拷贝”(copy-on-write)的引入，它是通过允许父子进程可访问相同物理内存从而伪装(fake)了对进程地址空间的真实拷贝，直到有进程改变内存中数据时才拷贝。这个提高很大程度上抹杀了需要‘vfork()’的理由；事实上，一大部份系统完全丧失了‘vfork()’的原始功能。但为了兼容，它们仍然提供 ‘vfork()’函数调用，但它只是简单地调用‘fork()’，而不试图模拟所有‘vfork()’ 的语义(semantics， 译文取自《高级编程》，指定义的内容和做法)。

结论是，试图使用任何‘fork()’和‘vfork()’的不同点是*很*不明智的。事实上，可能使用‘vfork()’根本就是不明智的，除非你确切知道你想*干什么*。

两者的基本区别在于当使用‘vfork()’创建新进程时，父进程将被暂时阻塞，而子进程则可以借用父进程的地址空间。这个奇特状态将持续直到子进程要么退出，要么调用‘execve()’，至此父进程才继续执行。

这意味着一个由‘vfork()’创建的子进程必须小心以免出乎意料地改变父进程的变量。特别的，子进程必须不从包含‘vfork()’调用的函数返回，而且必须不调用‘exit()’(如果它需要退出，它需要使用‘_exit()’；事实上，对于使用正常 ‘fork()’创建的子进程这也是正确的)(译者注：参见1.1.3)

1.1.3. 为何在一个fork的子进程分支中使用_exit函数而不使用exit函数？
‘exit()’与‘_exit()’有不少区别在使用‘fork()’，特别是‘vfork()’时变得很突出。

‘exit()’与‘_exit()’的基本区别在于前一个调用实施与调用库里用户状态结构 (user-mode constructs)有关的清除工作(clean-up)，而且调用用户自定义的清除程序 (译者注：自定义清除程序由atexit函数定义，可定义多次，并以倒序执行)，相对应，后一个函数只为进程实施内核清除工作。

在由‘fork()’创建的子进程分支里，正常情况下使用‘exit()’是不正确的，这是因为使用它会导致标准输入输出(译者注：stdio: Standard Input Output)的缓冲区被清空两次，而且临时文件被出乎意料的删除(译者注：临时文件由tmpfile函数创建在系统临时目录下，文件名由系统随机生成)。在C++程序中情况会更糟，因为静态目标(static objects)的析构函数(destructors)可以被错误地执行。(还有一些特殊情况，比如守护程序，它们的*父进程*需要调用‘_exit()’而不是子进程；适用于绝大多数情况的基本规则是，‘exit()’在每一次进入‘main’函数后只调用一次。)

在由‘vfork()’创建的子进程分支里，‘exit()’的使用将更加危险，因为它将影响 *父*进程的状态。