Linux编程——多进程程序设计
2015-09-01 15:18
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本文学习Linux环境下的多进程编程,在我之前的文章里已经讲过进程与线程。本文,再简单讲一下进程的概念,方便接下来的学习。
进程定义:进程是一个具有一定独立功能的程序的一次运行活动。
进程状态图:
当一个进程刚创建时一般处于就绪态,当就绪态的进程经过调度程序的调度将会占有CPU,这时候就会处于执行态,进程的运行过程中进行I/O操作,想要从设备读取数据,而此时又无数据可读,这是进程有执行态转换为阻塞态,当有数据来之后,I/O操作完成,进程又由阻塞态转变为就绪态。
进程 ID
进程 ID(PID):标识进程的唯一数字
父进程的 ID(PPID)
启动进程的用户 ID(UID)
进程互斥
进程互斥是指当有若干进程都要使用某一共享资源时,任何时刻最多允许一个进程使用,其他要使用该资源的进程必须等待,直到占有该资源者释放了该资源为止。
临界资源
操作系统中将一次只允许一个进程访问的资源称为临界资源。
临界区
进程中访问临界资源的那段程序代码称为临界区。为实现对临界资源的互斥访问,应保证诸进程互斥地进入进入各自的临界区。
进程同步
一组并发进程按一定的顺序执行的过程称为进程间的同步。具有同步关系的一组并发进程称为合作进程,合作进程间互相发送的信号称为消息或事件。
进程调度
概念:按一定算法,从一组待运行的进程中选出一个来占有CPU运行时间。
调度方式:抢占式和非抢占式。
调度算法:先来先服务调度算法,短进程优先调度算法,高优先级优先调度算法,时间片轮转算法。
获取进程 ID
获取本进程 ID:pid_t getpid(void)
获取父进程 ID:pid_t getppid(void)
示例代码:
需要包含头文件:#include<unistd.h>
函数调用:pid_t fork(void)
函数功能:创建子进程。fork 被调用一次,返回两次,它可能有三种不同的返回值:1.在父进程中,fork 返回新创建的子进程的 PID;2.在子进程中,fork 返回0;3.如果出现错误,fork 返回一个负值。
示例代码:
需要包含头文件:#include<sys/types.h>,#include<unistd.h>
函数调用:pid_t vfork(void)
函数功能:创建子进程
示例代码:
fork:子进程拷贝父进程的数据段,且父、子进程的执行次序不确定
vfork:子进程与父进程共享数据段,子进程先运行,父进程后运行
exec 函数族
exec 用被执行的程序替换调用它的程序。也就是说 exec 启动一个新程序,替换原有的进程,因此进程的 PID 不会改变。
需要包含头文件:#include<unistd.h>
函数调用:int execl(const char *path,const char *arg1,...)
参数:path:被执行程序名(含完整路径);arg1-argn:被执行程序所需的命令行参数,含程序名。以空指针(NULL)结束
示例代码:使用 execl 函数在程序内部调用可执行程序创建一个文件。
参数:path:被执行程序名(含完整路径)。argv[ ]:被执行程序所需的命令行参数数组。
示例代码:
需要包含头文件:#include<sys/types.h>,#include<sys/wait.h>
函数调用:pid_t wait(int *status)
功能:阻塞该进程,直到某个子进程退出。
示例代码:
进程定义:进程是一个具有一定独立功能的程序的一次运行活动。
进程状态图:
当一个进程刚创建时一般处于就绪态,当就绪态的进程经过调度程序的调度将会占有CPU,这时候就会处于执行态,进程的运行过程中进行I/O操作,想要从设备读取数据,而此时又无数据可读,这是进程有执行态转换为阻塞态,当有数据来之后,I/O操作完成,进程又由阻塞态转变为就绪态。
进程 ID
进程 ID(PID):标识进程的唯一数字
父进程的 ID(PPID)
启动进程的用户 ID(UID)
进程互斥
进程互斥是指当有若干进程都要使用某一共享资源时,任何时刻最多允许一个进程使用,其他要使用该资源的进程必须等待,直到占有该资源者释放了该资源为止。
临界资源
操作系统中将一次只允许一个进程访问的资源称为临界资源。
临界区
进程中访问临界资源的那段程序代码称为临界区。为实现对临界资源的互斥访问,应保证诸进程互斥地进入进入各自的临界区。
进程同步
一组并发进程按一定的顺序执行的过程称为进程间的同步。具有同步关系的一组并发进程称为合作进程,合作进程间互相发送的信号称为消息或事件。
进程调度
概念:按一定算法,从一组待运行的进程中选出一个来占有CPU运行时间。
调度方式:抢占式和非抢占式。
调度算法:先来先服务调度算法,短进程优先调度算法,高优先级优先调度算法,时间片轮转算法。
获取进程 ID
获取本进程 ID:pid_t getpid(void)
获取父进程 ID:pid_t getppid(void)
示例代码:
#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> int main() { printf("PID=%d\n",getpid()); printf("PPID=%d\n",getppid()); return 0; }进程创建—fork
需要包含头文件:#include<unistd.h>
函数调用:pid_t fork(void)
函数功能:创建子进程。fork 被调用一次,返回两次,它可能有三种不同的返回值:1.在父进程中,fork 返回新创建的子进程的 PID;2.在子进程中,fork 返回0;3.如果出现错误,fork 返回一个负值。
示例代码:
int main() { pid_t child; /* 创建子进程 */ if((child=fork())==-1) { printf("Fork Error : %s\n", strerror(errno)); exit(1); } else { if(child==0) // 子进程 { printf("I am the child: %d\n", getpid()); exit(0); } else //父进程 { printf("I am the father:%d\n",getpid()); return 0; } } }进程创建—vfork
需要包含头文件:#include<sys/types.h>,#include<unistd.h>
函数调用:pid_t vfork(void)
函数功能:创建子进程
示例代码:
#include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <errno.h> #include <math.h> int main(void) { pid_t child; /* 创建子进程 */ if((child=vfork())==-1) { printf("Fork Error : %s\n", strerror(errno)); exit(1); } else { if(child==0) // 子进程 { sleep(1); //子进程睡眠一秒 printf("I am the child: %d\n", getpid()); exit(0); } else //父进程 { printf("I am the father:%d\n",getpid()); exit(0); } } }fork 和 vfork 的区别
fork:子进程拷贝父进程的数据段,且父、子进程的执行次序不确定
vfork:子进程与父进程共享数据段,子进程先运行,父进程后运行
exec 函数族
exec 用被执行的程序替换调用它的程序。也就是说 exec 启动一个新程序,替换原有的进程,因此进程的 PID 不会改变。
需要包含头文件:#include<unistd.h>
函数调用:int execl(const char *path,const char *arg1,...)
参数:path:被执行程序名(含完整路径);arg1-argn:被执行程序所需的命令行参数,含程序名。以空指针(NULL)结束
示例代码:使用 execl 函数在程序内部调用可执行程序创建一个文件。
#include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(int argc,char *argv[]) { /*判断入参有没有传入文件名*/ if(argc<2) { perror("you haven,t input the filename,please try again!\n"); exit(EXIT_FAILURE); } /*调用execl函数,用可执行程序file_creat替换本进程*/ if(execl("./file_creat","file_creat",argv[1],NULL)<0) perror("execl error!"); }函数调用:int execv(const char *path,const char *argv[ ])
参数:path:被执行程序名(含完整路径)。argv[ ]:被执行程序所需的命令行参数数组。
示例代码:
#include<unistd.h> int main() { char *argv[]={"ls","-al","/etc/passwd",(char *)0}; execv("/bin/ls",argv); return 0; }进程等待
需要包含头文件:#include<sys/types.h>,#include<sys/wait.h>
函数调用:pid_t wait(int *status)
功能:阻塞该进程,直到某个子进程退出。
示例代码:
int main(void) { pid_t child; /* 创建子进程 */ if((child=fork())==-1) { printf("Fork Error : %s\n", strerror(errno)); exit(1); } else { if(child==0) // 子进程 { printf("the child process is run\n"); sleep(1); //子进程睡眠一秒,但并没有去运行父进程 printf("I am the child: %d\n", getpid()); exit(0); } else //父进程 { wait(NULL); //等到子进程退出,父进程才会运行 printf("the father process is run\n"); printf("I am the father:%d\n",getpid()); return 0; } } }
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