C++学习记录 - 进程创建

文章目录

• 1. 创建进程
• 2. exec函数族
• • 2.1 execlp
  • 2.2 execl
• 3. 回收子进程
• • 3.1 wait函数
  • 3.2 waitpid函数
• 4. 进程间通信（IPC）
• • 4.1 管道（PIPE）
  • 4.2 有名管道（FIFO）
  • 4.3 共享映射区（共享内存）
  • 4.4 本地套接字

1. 创建进程

c/c++中，使用fork()函数创建一个进程。

pid_t pid = fork();

子进程自fork()以后开始执行。

fork()函数返回值，为pid_t类型，父子进程依靠pid的不同进行区分。如果fork失败，pid为-1；如果fork成功的话，对于父进程来说，pid是一个正整数，对于子进程来说，pid为0。

子进程创建后，为了节省资源，父子进程之间的共享，遵循读时共享，写时复制的原则。

父子进程共享：1. 文件描述符。 2. mmap建立的映射区。注意，程序中的全局变量什么的，都是独立的，不共享。

fork以后，父进程先执行还是子进程先执行，取决于内核所使用的进程调度算法

2. exec函数族

进程当中去执行另外的程序可以使用exec函数族。

当进程调用一种exec函数时，该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换，从新程序的启动例程开始执行，调用exec并不会创建新的进程，所以调用exec前后该进程的id并未改变。

2.1 execlp 2.2 execl 3. 回收子进程

孤儿进程：父进程比子进程先结束，则该子进程为孤儿进程。此时，子进程的父进程成为init进程，称为init进程领养孤儿进程。但是，实际测试发现，在ubuntu16.04环境下，不是被init进程领养，而是被/sbin/upstart进程领养

僵尸进程：子进程进程终止，父进程尚未回收，子进程残留资源（PCB）存放于内核中，变成僵尸进程。
使用kill命令无法终止僵尸进程，因为kill命令只能用来终止进程，而僵尸进程已经终止了。

3.1 wait函数

#include 
#include 

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

• 阻塞等待子进程退出
• 回收子进程残留资源
• 获取子进程结束状态（退出原因）

一个wait函数只能回收一个子进程，如果有多少子进程的话，谁先结束，就回收谁。

3.2 waitpid函数

#include 
#include 

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

功能上包含了wait函数。

4. 进程间通信（IPC）

• 管道（使用最简单）
• 信号（开销最小）
• 共享映射区（也叫共享内存）（无血缘关系）
• 本地套接字（最稳定）

4.1 管道（PIPE）

• 管道是一个伪文件，是内核中的一块缓冲区（默认4k，可以通过ulimit -a查看）。

• 管道一端读，一端写。

• 管道是半双工通信（单向交替传输）。

• 管道中的数据，读出了就没了，管道不进行保存，也就是说不能反复读取。

• 管道只能在有血缘关系的进程间使用。

关键函数是pipe()

#include 

int pipe(int pipefd[2]);

// fd[0] 读端。
// fd[1] 写端。

4.2 有名管道（FIFO） 4.3 共享映射区（共享内存）

#include 

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

有血缘关系的进程间通信，测试代码：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 


using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;

int var = 100;

int main(int argc, char const *argv[])
{   

	
	int *p;
	int len = 4;  // 建立映射区的大小

	
	p = (int *)mmap(nullptr, len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
	
	if(p == MAP_FAILED){  // 注意  不是 p == -1
		cout << "mmap error" << endl;
		return -1;
	}
	
	pid_t pid = fork();
	if(pid == 0){
		*p = 2000;
		var = 1000;
		printf("child，*p = %d, var = %d\n", *p, var);

	}else{
	
		// 父进程
		sleep(1);
		printf("parent，*p = %d, var = %d\n", *p, var);   // 这里的var输出100，因为父子进程间不共享全局变量
		wait(nullptr);
		
		
		int ret = munmap(p, len);
		if(ret == -1){
			cout << "munmap error" << endl;
			return -1;
		}
	
	}
	

	
    return 0;
}

• MAP_SHARED 共享映射，父子进程共享映射区。
• MAP_PRIVATE 私有映射，父子进程各自独占映射区。

4.4 本地套接字