嵌入式学习之linux系统编程---14 进程控制（fork、execl命令）

1、fork函数—创建进程的函数

fork函数：
头文件：#include <unistd.h>
函数原型：pid_t fork(void)

fork函数的返回值：
fork函数的返回值有三种，（1）创建失败，则fork返回一个负值；（2）若创建成功，则在父进程中，fork返回新创建的子进程的pid号；同时，在子进程中，fork函数返回0值。

2、fork函数例程

要求：让进程a（父进程）去创建新的进程b（子进程）

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
	//定义变量，用该变量来接收fork的返回值
	pid_t pid;
	pid = fork();
	//判断fork函数返回值的三种情况
	//第一种情况：返回值小于0，则创建进程失败
	if(pid <0){
		printf("fork is errorn");
		return -1;
	}
	//创建进程成功的话，返回的是子进程的pid号
	if(pid >0){
		printf("This is parent,parent pid is %dn",getpid());
	}
	//创建成功的话，子进程会返回0值
	if(pid == 0){
		printf("This is child,child pid is %d, parent pid is %dn",getpid(),getppid());
	}
}

在该例程中，有一点需要说明：
想要获取进程的pid号，在C语言中使用的是getpid（）函数以及getppid（）函数

在ubuntu界面的编译以及运行结果如下图所示：

由运行结果可以看出，在ubuntu界面编译运行之后，会将父进程以及子进程的if语句满足条件后的结果均执行出来。
即：既打印了

This is parent,parent pid is 2479

又打印了

This is child,child pid is 2480, parent pid is 2479

为什么呢？

我们可以将父进程执行fork函数之后创建的子进程看做是父进程的拷贝，这样的话，父进程以及子进程在地址空间里面的内容都一样，代码也一样。执行父进程的过程中，会自动选择执行下面的代码：

	if(pid >0){
		printf("This is parent,parent pid is %dn",getpid());
	}

而子进程会选择执行pid==0的情况时候的代码，所以在ubuntu界面的执行结果是打印了两句。
注意：子进程的数据空间、堆栈空间都会从父进程中拷贝，但是它们的pid号是不一样的，所以可以通过pid号来区分父子进程；也可以通过fork函数的返回值来区分父子进程。
思考：
（1）子进程创建成功以后，它的代码的执行位置在哪里呢？
父进程一定是从程序的开头开始执行，一直到程序结束。而子进程是从fork函数开始执行的。
（2）父子进程的执行顺序是什么嘞？
观察fork函数例程的执行结果，可以看到是父进程先执行的，那么一定是每次都先执行父进程么？不是这样的，父子进程的执行顺序是不一定的，因为父子进程的执行也需要抢cpu资源，哪个先抢到，哪个就先执行。

3、exec函数族

在linux中并没有exec函数，而是有6个以exec开头的函数族，下面列举exec函数族的6个函数成员的函数原型

int execl(const char *path, const char *arg, .../* (char *) NULL */);（最重要的一个）
int execlp(const char *file, const char *arg, .../* (char *) NULL */);
int execle(const char *path, const char *arg, .../*, (char *) NULL, char * const envp[] */);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execvpe(const char *file, char *const argv[],char *const envp[]);

exec函数族在使用时，最重要的思想就是“换核不换壳”。怎么解释呢？就相当于是用一个纸箱子盛放了苹果，执行了exec函数族之后，纸箱子没发生任何变化，只是纸箱子的东西发生了变化，纸箱子里可能变成梨啦。
exec函数族的使用场景：
（1）当进程认为自己不能再为系统和用户做出任何的贡献时，就可以调用任何的exec函数族让自己重生；
（2）如果一个进程想要执行另一个程序时，那么它就可以调用fork函数创建一个新的进程，然后调用任何一个exec函数使得子进程重生。

4、execl函数示例

c代码如下：（在fork函数c代码的基础上进行的修改，看子进程与父进程打印出来的i值分别是多少）

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
        //定义变量，用该变量来接收fork的返回值
        pid_t pid;
        int i =0;
        pid = fork();
        //判断fork函数返回值的三种情况
        //第一种情况：返回值小于0，则创建进程失败
        if(pid <0){
                printf("fork is errorn");
                return -1;
        }
        //创建进程成功的话，返回的是子进程的pid号
        if(pid >0){
                printf("This is parent,parent pid is %dn",getpid());
        }
        //创建成功的话，子进程会返回0值
        if(pid == 0){
                printf("This is child,child pid is %d, parent pid is %dn",getpid(),getppid());
 		}
        i++;
        printf("i is %dn",i);
        return 0;
}

在ubuntu界面编译运行的结果如下：

父进程是从头开始运行的，运行到后面会执行一次i++的操作，故i=1；子进程是从fork函数开始执行的，运行到输出结果之后也会进行一下i++的操作，故i=1。父进程与子进程的i是相互独立的，他们不是共享的

下面将子进程进行拦截修改，将打印子进程与父进程的pid号的代码修改为hello.c的代码，查看执行结果

c代码如下：

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
        //定义变量，用该变量来接收fork的返回值
        pid_t pid;
        int i =0;
        pid = fork();
        //判断fork函数返回值的三种情况
        //第一种情况：返回值小于0，则创建进程失败
        if(pid <0){
                printf("fork is errorn");
                return -1;
        }
        //创建进程成功的话，返回的是子进程的pid号
        if(pid >0){
                printf("This is parent,parent pid is %dn",getpid());
        }
        //创建成功的话，子进程会返回0值
        if(pid == 0){
                printf("This is child,child pid is %d, parent pid is %dn",getpid(),getppid());
            

execl("/home/samba/jincheng/hello","hello",NULL);
                exit(1);
        }
        i++;
        printf("i is %dn",i);
        return 0;
}

其中，“exit（）”函数如果执行成功，则返回值为0，失败则返回1.
在ubuntu界面进行编译运行，结果如下：

root@ubuntu:/home/samba/jincheng# ./execl2
This is parent,parent pid is 2788
i is 1
This is child,child pid is 2789, parent pid is 2788
root@ubuntu:/home/samba/jincheng# hello world

5、execl函数调用shell命令

在上一个例程中实现了子进程调用hello文件并执行，那么是否可以使用execl函数来调用shell命令呢？
答案是是的，因为shell命令本身也是可执行文件。
举个例子，此时要调用ls这个命令，ls这个命令它的可执行文件在根目录下，在ubuntu界面使用ls /bin/ls即可看到

将上述子进程的

execl("/home/samba/jincheng/hello","hello",NULL);

改为：

 execl("/bin/ls","ls","-al",NULL);

与在ubuntu界面直接使用shell命令的执行结果是一样的。

最后

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