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启动新进程

1. system 函数（使用 shell 启动新进程）
2. exec 函数（替换进程映像，并未创建新的进程）
3. fork 函数（复制进程映像，创建新进程，父子关系：原进程与新进程）

1. system 函数（使用 shell 启动新进程）

• 在一个程序的内部启动另一个程序，从而创建一个新进程。
• system 函数确实创建了一个新的进程，但是新进程和原进程之间没有父子关系！仅仅是用一个 shell 来启动想要执行的程序。
• 缺点：一般来说，使用 system 函数远非启动其他进程的理想手段，因为它 必须用一个 shell 来启动需要的程序。由于在启动程序之前需要先启动一个 shell，而且对 shell 的安装情况及使用环境的依赖也很大，所以使用 system 函数的效率不高。

0. system 函数

#include 
   
    // 运行以字符串参数的形式传递给它的命令并等待该命令的完成。// 命令的执行情况如同在 shell 中执行如下的命令// $ sh -c stringint system(const char *string);
   

1. 在 test1 中启动 test2，test1 代码如下：

/* test1.c */#include 
   
    #include 
    
     void main(){
       int res;    printf("Running test2 with system\n");    // 启动 test2 并等待 test2 执行结束    res = system("./test2");    printf("Done. res=%d\n", res);}
    
   

test2 代码如下：

/* test2.c，睡眠 3 秒，模拟耗时操作 */#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      int main(){
       printf("test2 running\n");    sleep(3);    printf("test2 done.\n");    exit(0);}
     
    
   

运行 test1，执行结果如下（可以看到 test1 等待 test2 执行返回后，才继续执行）：

ubuntu@cuname:~/dev/beginning-linux-programming/test$ gcc -o test1 test1.cubuntu@cuname:~/dev/beginning-linux-programming/test$ gcc -o test2 test2.cubuntu@cuname:~/dev/beginning-linux-programming/test$ ./test1Running test2 with system  // test1 运行test2 running	// test2 开始执行test2 done.		// test2 执行终止Done. res=0 	// test1 运行终止

查看进程信息，查看‘COMMAND’列，可以发现 test2 是通过 命令 ‘sh -c ./test2’ 启动。这里有3个进程，它们依次启动，pid 数值依次递增：

• （pid：9204）test1 进程
• （pid：9205）用于启动 test2 的 shell 进程（新进程）
• （pid：9206）test2 进程（新进程）
• 其中 test2 是我们想要启动的进程，而 shell 进程是用来启动 test2 的

ubuntu@cuname:~$ ps uUSER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMANDubuntu     9204  0.0  0.0   4352   636 pts/18   S+   15:58   0:00 ./test1ubuntu     9205  0.0  0.0   4504   752 pts/18   S+   15:58   0:00 sh -c ./test2ubuntu     9206  0.0  0.0   4352   624 pts/18   S+   15:58   0:00 ./test2

当然也可以让 shell 在后台执行 test2 程序，使得 system 函数在 shell 命令结束后立即返回，将 test1 程序中

res = system("./test2");

修改为

res = system("./test2 &");

再次运行 test1，执行结果如下（可以看到 test1 先执行完毕，随后 test2 才执行结束）：

ubuntu@cuname:~/dev/beginning-linux-programming/test$ gcc -o test1 test1.cubuntu@cuname:~/dev/beginning-linux-programming/test$ ./test1Running test2 with systemDone. res=0		// test1 执行结束test2 runningubuntu@cuname:~/dev/beginning-linux-programming/test$ test2 done. // test2 执行结束

2. exec 函数（替换进程映像：原进程执行新程序，并未创建新进程）

0. exec 函数较多，这里使用 execlp 函数

#include 
   
    // 其参数个数可变，且以一个空指针结束int execlp(const char *file, const char *arg0, ..., (char *)0);
   

1. 在 test1 中执行 test2，test1 代码如下：

/* test1.c */#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      void main(){
       int res;    printf("Running test2 with exec\n");    execlp("./test2", "aa", "bb", "cc", (char *)0);    printf("Done. res=%d\n", res); //}
     
    
   

test2 代码如下：

/* test2.c，首先打印 main 函数接收到的参数 */#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      int main(int argc, char *argv[]){
       printf("test2 running\n");    // 打印参数    if(argc > 1){
           for(int i = 0;i < argc;i++){
               printf("arg: %s\n", argv[i]);        }    }	// 模拟耗时操作    sleep(5);    printf("test2 done.\n");    exit(0);}
     
    
   

运行 test1，执行结果如下（可以看到 test1 的最后一个 printf 语句并没有被执行，而 test2 正确执行完毕）：

ubuntu@cuname:~/dev/beginning-linux-programming/test$ gcc -o test1 test1.cubuntu@cuname:~/dev/beginning-linux-programming/test$ gcc -o test2 test2.cubuntu@cuname:~/dev/beginning-linux-programming/test$ ./test1Running test2 with exec 	// test1 开始运行test2 running		// test2 的代码开始被执行arg: aaarg: bbarg: cctest2 done. 		// test2 的代码执行结束，进程终止

test1 执行期间，查看进程信息（其中并没有 test1 进程，而只有 test2 进程如下）：

ubuntu@cuname:~$ ps uUSER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMANDubuntu     9389  0.0  0.0   4352   636 pts/18   S+   16:40   0:00 aa bb cc

原因：在 test1 中调用 exec 函数后，运行中的程序开始执行 exec 调用中指定的新的可执行文件的代码（即：test2），程序并没有再返回到 test1 程序中。新的进程的pid / ppid 和 nice 值与原先的完全一样，只是执行代码做了替换。

3. fork 函数（创建新进程，父子关系：原进程与新进程）

• 通过调用 fork 函数，创建一个新进程。这个系统调用复制当前进程，在进程表中创建一个新的表项，新表项中的许多属性与当前进程是相同的。新进程几乎与原进程一模一样，执行的代码也完全相同，但新进程有自己的数据空间 / 环境和文件描述符。可以先使用 fork 函数创建新进程，然后在新进程中使用 exec 函数替换执行代码。
• 父进程中，fork 函数调用返回的是 新的子进程的 PID。
• 子进程中，fork 函数调用返回的是 0。
• 程序在调用 fork 时被分为两个独立的进程。程序 通过 fork 调用的返回值确定父/子进程。
  

0. fork 函数

#include 
   
    #include 
    
     pid_t fork(void);
    
   

一个典型的使用 fork 的代码片段如下：

pid_t new_pid;new_pid = fork();switch(new_pid){
   case -1:	// error	break;case 0;	// 子进程	break;default:	// 父进程	break;}

1. test1 中 联合使用 fork 和 exec 函数，在新进程中执行 test2 代码，test1 代码如下：

/* test1.c */#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       void main(){
       pid_t pid;    printf("parent process: Running test2 with fork/exec\n");    pid = fork();    switch (pid){
       case -1:        // error        printf("error: fork failed.\n");        break;    case 0:        // 子进程        // 将子进程映像替换为 test2 程序        execlp("./test2", "aa", "bb", "cc", (char *)0);        // 子进程终止，下面的 'break;' 语句不会被子进程执行，        // 因为子进程的执行代码已经被 test2 程序代码所替换，        // 且 test2 执行完毕后，不会返回到原程序中。        break;    default:        // 父进程        sleep(5);        break;    }    printf("parent process over.\n");}
      
     
    
   

test2 程序代码如下：

/* test2.c */#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      int main(int argc, char *argv[]){
       printf("test2 running\n");        if(argc > 1){
           for(int i = 0;i < argc;i++){
               printf("arg: %s\n", argv[i]);        }    }    sleep(5);    printf("test2 done.\n");    exit(0);}
     
    
   

执行 test1，运行结果如下：

ubuntu@cuname:~/dev/beginning-linux-programming/test$ ./test1parent process: Running test2 with fork/exectest2 running		// 子进程启动并替换映像为 test2 程序arg: aaarg: bbarg: ccparent process over.	// 父进程终止test2 done.				// 子进程终止

test1 执行期间，进程信息如下（可以看到 父子进程分别为 test1 和 test2，不同于 system 函数，没有使用 shell 进程创建新进程）：

ubuntu@cuname:~$ ps uUSER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMANDubuntu     9617  0.0  0.0   4352   784 pts/18   S+   17:07   0:00 ./test1ubuntu     9618  0.0  0.0   4352   624 pts/18   S+   17:07   0:00 aa bb cc

4. 多进程实验

1. 下列程序输出结果？

#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       void main(){
       printf("1 running.\n");    fork();    fork();    printf("222\n");    sleep(6);}
      
     
    
   

程序执行流程如下图：

ubuntu@cuname:~/dev/beginning-linux-programming/test$ gcc -o test3 test3.cubuntu@cuname:~/dev/beginning-linux-programming/test$ ./test31 running.222222222222

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