第三章 进程的创建

Linux下有四类创建子进程的函数：system(),fork(),exec*(),popen()

先执行父进程，后执行子进程

一、system()

原型：

#include <stdlib.h>
int system(const char *string);

system函数通过调用shell程序/bin/sh -c 来执行string所指定的命令，该函数在内部是通过调用fork()–>execve(“/bin/sh”…)函数来实现的。通过system创建子进程后，原进程和子进程各自运行，相互间关联较少。如果system调用成功，将返回0。

（原理：子进程占据了主进程的PCB区域运行，fork()–>execve()创建拷贝添内容）

示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
system("sleep 10");
printf("I am main process\n");
while(1);
return 0;
}

二、fork()（拷贝PCB结构体）

原型：

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);

在linux中fork函数时非常重要的函数，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程。它和其他函数的区别在于：它执行一次返回两个值。其中父进程的返回值是子进程的进程号，而子进程的返回值为0.若出错则返回-1.因此可以通过返回值来判断是父进程还是子进程。

fork函数创建子进程的过程为：使用fork函数得到的子进程是父进程的一个复制品，它从父进程继承了进程的地址空间，包括进程上下文、进程堆栈、内存信息、打开的文件描述符、信号控制设定、进程优先级（0-99实时进程100-139非实时进程数字越大优先级越低）、进程组号、当前工作目录、根目录、资源限制、控制终端，而子进程所独有的只有它的进程号（子进程的进程号为父进程+1）、资源使用（物理资源使用，虚拟地址指向同一个物理地址，但操作权限不同，子进程写的时候os重新给子进程分配一块物理地址，是旧的物理地址复制，即写实复制，mmu机制）和计时器等。通过这种复制方式创建出子进程后，原有进程和子进程都从函数fork返回，各自继续往下运行，但是原进程的fork返回值与子进程的fork返回值不同，在原进程中，fork返回子进程的pid,而在子进程中，fork返回0,如果fork返回负值，表示创建子进程失败。（vfork函数）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{
pid_t pid;
pid=fork();
if(pid==0)
{
printf("my pid is %d   ppid=%d\n",getpid(),getppid());
exit(0);
}
else
{
printf("my pid is %d   ppid=%d\n",getpid(),getppid());
while(1);
return 0;
}
}

说明：子进程的pid为父进程的pid+1，vfork把PCB结构体拷贝好一份后就把子进程放到对应的队列中，所以执行路径有两条。

三、exec函数族（exec*由一组函数组成）

原型：

int execl(const char *path, const char *arg, ...)

exec函数族的工作过程与fork完全不同，fork是在复制一份原进程，而exec函数是用exec的第一个参数指定的程序覆盖现有进程空间（也就是说执行exec族函数之后，它后面的所有代码不在执行）。

path是包括执行文件名的全路径名 。

arg是可执行文件的命令行参数，多个用，分割注意最后一个参数必须为NULL。

示例：

//add.c
#include <stdio.h>

int main(int argc,char* argv[])
{
if(argc!=3)
{
printf("error args\n");
return 0;
}
printf("the sum is %d\n",atoi(argv[1])+atoi(argv[2]));
return 1;
}

//execl.c，整个代码段被add.c覆盖掉，返回值为add.c的返回值，为1，如下图
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
printf("I am start\n");
execl("./add","add","1","2",NULL);//NULL表示输入参数结束
printf("test\n");//此语句将不会被执行
return 0;
}

说明：echo $?语句功能：显示函数返回值

四、popen函数

原型：

#include <stdio.h>
FILE *popen(const char *command, const char *type);
int pclose(FILE *stream);

popen函数类似于system函数，与system的不同之处在于它使用管道工作。command为可执行文件的全路径和执行参数；

type可选参数为”r”或”w”,如果为”w”,则popen返回的文件流做为新进程的标准输入流，即stdin，如果为”r”,则popen返回的文件流做为新进程的标准输出流。如果type是“r”，（即command命令执行的输出结果作为当前进程的输入结果）。被调用程序的输出就可以被调用程序使用，调用程序利用popen函数返回的FILE*文件流指针，就可以通过常用的stdio库函数（如fread）来读取被调用程序的输出；如果tpye是“w”，（即当前进程的输出结果作为command命令的输入结果）。调用程序就可以用fwrite向被调用程序发送数据，而被调用程序可以在自己的标准输入上读取这些数据。pclose等待新进程的结束，而不是杀新进程。（popen在创建进程的时候做了原进程的重定向，将两个进程用管道连接，若A、B分别为原进程和新进程，那么B的标准输出1重定向给A的标准输入0，A的标准输出1重定向给B的标准输入0，都通过管道）

示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
int main()
{
FILE* fp;
fp=popen("ls -l","r");//打开标准流管道，并从管道中读取数据
if(NULL==fp)
{
perror("popen");
return -1;
}
char buf[512];
bzero(buf,sizeof(buf));
int ret=fread(buf,1,512,fp);
if(ret>0)
{
printf("%s\n",buf);
}
return 0;
}

//scanf.c
#include <stdio.h>

int main()
{
int i;
scanf("%d",&i);
printf("the i is %d\n",i);
return 0;
}

//popen_w.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <string.h>
int main()
{
FILE* fp;
fp=popen("./scanf","w");
if(NULL==fp)
{
perror("popen");
return -1;
}
char buf[512];
bzero(buf,sizeof(buf));
strcpy(buf,"456");
int ret=fwrite(buf,1,strlen(buf),fp);
if(ret<0)
{
perror("fwrite");
return -1;
}
pclose(fp);
return 0;
}