再谈进程退出
进程程序替换
- 引入
- 程序替换原理
- 有哪些替换函数
- - execl:
  - execlp：
  - execv:
  - execvp:
  - execle:
- execve:

接续上篇博客 “详解进程控制 ( fork函数 | 写时拷贝 | 进程退出 | 进程等待 )”

再谈进程退出

进程退出会变成僵尸状态，将自己的推出结果写入task_struct
wait与waitpid是一个系统调用，操作系统有资格也有能力去读取子进程的task_struct
wait与waitpid就是从退出子进程的task_struct中获取的

感性认识阻塞与非阻塞：

假设张三喊李四去吃饭，张三给李四打电话，但是李四说他还有事大概需要等30分钟，这时候张三：
1.张三不挂电话，一直等到李四说我好了然后去吃饭 ----- 阻塞
2.张三把电话挂了，然后去做自己的事情边做边等，过个几分钟给李四打电话问他好了没，过个几分钟又打电话……-----每一次打电话都是一次非阻塞等待（多次非阻塞等待\轮询）
打电话对应的是系统调用wait\waitpid, 张三（父进程）、李四（子进程）

轮询访问父进程代码：

//父进程
int status = 0;
while(1)
{pid_t ret = waitpid(id, &status, WNOHANG); //WNOHANG: 非阻塞-> 子进程没有退出, 父进程检测时候，立即返回if(ret == 0){// waitpid调用成功 && 子进程没退出printf("wait done, but child is running...., parent running other things\n");}else if(ret > 0){// 1.waitpid调用成功 && 子进程退出了printf("wait success, exit code: %d, sig: %d\n", (status>>8)&0xFF, status & 0x7F);break;}else{// waitpid调用失败,比如我的waitpid的函数参数id写错printf("waitpid call failed\n");break;}sleep(1);
}

运行结果：
在这里插入图片描述

非阻塞状态有什么好处？不会占用父进程的所有精力，可以在轮询期间干干别的事情。

进程程序替换

创建子进程目的：

想让子进程执行父进程代码的一部分（执行父进程对应的磁盘代码中的一部分）
想让子进程执行一个全新的程序（让子进程想办法，加载磁盘上指定的程序，执行新程序的代码和数据）

引入

int execl(const char *path, const char *arg, ...);
//将指定的程序加载到内存中，让指定进程进行执行
//path是用来找到这个程序，如何执行就是后面的arg传入的选项

比如：

  1 #include <stdio.h>2 #include <unistd.h>3 int main()4 {5     printf("process is running...\n");6 7     execl("/usr/bin/ls","ls",NULL);8 9     printf("process is done...\n");10     return 0;11 }

在这里插入图片描述
运行结果：

我将增加几个执行选项，并加上颜色显示：

execl("/usr/bin/ls","ls","--color=auto","-a","-l",NULL);

在这里插入图片描述

上述过程就是程序替换，我们只要能找到这个程序，然后添加它的运行选项就可以执行。

程序替换原理

我们看之前的代码打印出来的结果：
在这里插入图片描述
程序执行图：

为什么后一个printf没有执行？
printf也是代码，且在execl函数之后，execl函数执行完毕的时候，代码已经全部被复制，开始执行新的程序的代码了，所以printf就无法执行。
execl是一个函数，而一个函数的调用就有可能成功有可能失败，调用失败就是没有替换成功，也就是没替换，所以会继续执行原代码：
在这里插入图片描述
exec*没有成功返回值，因为成功了就与接下来的原代码无关，判断没有意义。execl只要返回了，一定是错误了。

父进程创建子进程，子进程的替换会影响父进程吗？

  1 #include <stdio.h>2 #include <unistd.h>3 #include <stdlib.h>4 #include <assert.h>5 #include <sys/types.h>6 #include <sys/wait.h>7 8 int main()9 {10     printf("process is running...\n");11     pid_t id  = fork();12     assert(id != -1);13     if(id==0)14     {15         sleep(1);16         execl("/usr/bin/ls","ls","-a",NULL);                                                                                                                                                                  17         exit(1);                                    18     }                                               19     int status=0;                                   20     pid_t ret = waitpid(id,&status,0);              21     if(ret>0)                                       22     {                                               23         printf("wait sucess : exit code:%d, signal:%d\n",(status>>8)&0xFF,status & 0x7F);24     }25		return 0;26 }

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
进程具有独立性，子进程成功调用exec*会发生写时拷贝，在物理内存里面重新加载代码与数据，然后更改子进程的页表映射，此过程不会影响父进程。

虚拟地址空间+页表：保证了进程独立性，一旦有执行流想替换代码或数据，就会发生写时拷贝

有哪些替换函数

使用man指令查看execl函数
在这里插入图片描述
这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行,不再返回。如果调用出错则返回-1，所以exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。

这些函数开头都是exec，而后面跟的字符可以代表不同含义：

l(list) : 表示参数采用列表
v(vector) : 参数用数组
p(path) : 有p自动搜索环境变量PATH
e(env) : 表示自己维护环境变量

execl:

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

l:list:将参数一个一个的传入exec*

替换自己写的可执行程序：

execl("./myexe","myexe",NULL);

在这里插入图片描述

程序替换，可以使用程序替换，调用任何后端语言对应的可执行–程序

execlp：

int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
//带p无需写全路径，可以直接使用环境变量PATH
execlp("ls", "ls", "-a", "-l", "--color=auto", NULL);

这里有两个ls, 重复吗？不重复，一个是告诉系统我要执行谁？一个是告诉系统，我想怎么执行
p:path:如何找到程序的功能，带p字符的函数，不用告诉我程序的路径，你只要告诉我是谁，我会自动在环境变量PATH，进行可执行程序的查找！

execv:

int execv(const char *path, char *const argv[]);
char *const argv_[] = {"ls","-a","-l","--color=auto",NULL};
execv("/usr/bin/ls", argv_);

v:vector:可以将所有的执行参数，放入数组中，统一传递，而不用进行使用可变参数方案

execvp:

int execvp(const char *file, char *const argv[]);
//将 v 与 p 的特性结合起来
char *const argv_[] = {"ls","-a","-l","--color=auto",NULL};
execvp("ls", argv_);

int main(int argc, char *argv[])
// ./exec ls -a -l -> "./exec" "ls" "-a" "-l"
execvp(argv[1], &argv[1]);

运行结果：
在这里插入图片描述

execle:

int execle(const char *path, const char *arg, ...,char *const envp[]);
//需要自己组装环境变量
char *const envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL};
execle("ps", "ps", "-ef", NULL, envp)