Linux网络socket多进程编程函数解析_C

fork()/vfork()系统调用

exec*()执行另外一个程序

wait()与waitpid()

system()与popen()函数

fork()/vfork()系统调用

pid_t fork(void)

功能描述：创建子进程

返回值：>0 父进程运行 =0 子进程运行 <0 函数系统调用失败（系统中有太多进程、该用户的进程总数超过了系统限制）

有两次返回 ①返回给父进程返回值是子进程的PID ②返回给子进程返回值是0

PS：父子进程谁先运行没有规定，由 *** 作系统决定。

并且fork会将父进程的地址空间完全复制到子进程中

pid_t vfork(void)

PS：用法与fork相同，但是vfork并不将父进程的地址空间复制到子进程中，因为子进程会立即调用exec或exit()，因此不会引用该地址空间。

但在子进程调用exec或exit()之前，它会在父进程的空间中进行，但如果子进程想要尝试修改数据域（数据段、堆、栈）都会带来未知的结果，因为它会影响父进程空间的数据可能会导致父进程执行异常。

此外，vfork()会保证子进程先运行，在其调用exec或exit()之后父进程才可能被调度运行。

如果子进程依赖父进程进一步动作，会导致死锁。

pid_t getpid(void) pid_t getppid(void)

功能描述：getpid返回当前进程PID，getppid返回其父进程PID

包含的头文件：#include #include

pid_t 是个宏定义实质是int 被定义在头文件#include

下面以一个程序讲解一下进程的创建过程。

#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, char **argv)
{
	pid_t    pid;

	printf("Parent process PID[%d] start running....\n", getpid() );

	pid = fork();
	if( pid < 0 )
	{
		printf("fork() create child process failure: %s\n", strerror(errno) );
		return -1;
	}
	else if( pid == 0 )
	{
		printf("Child process PID[%d] start running, my parent PID is [%d]\n", getpid(), getppid() );
		return 0;
	}
	else
	{
		printf("Parent process PID[%d] continue running, and child process PID is [%d]\n", getpid(), pid);
		return 0;
	}
}

执行结果如下：

Parent process PID[2676] start running...
Parent process PID[2676] continue running, and child process PID is [2677]
Child process PID[2677] start running, my parent PID is [2676]

exec*()执行另外一个程序通常情况下，我们创建子进程是让该进程去执行另外一个程序。

这时我们会在fork()之后紧接着调用exec*()系列的函数来让子进程去执行另外一个程序。

其中exec*()是一些列的函数，其原型为：

int execl(const char *path, const char *arg, ...); int execlp(const char *file, const char *arg, ...); int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]); int execv(const char *path, char *const argv[]); int execvp(const char *file, char *const argv[]); ... ..

以上这些函数我们选择一个实现即可，在这里我主要介绍execl()函数，因为这个函数相对比别的函数参数较为简单。

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

功能描述：执行另一个程序。

通常和fork()一起使用，让子进程去执行另一个程序

参数解析：①path字符指针指向要执行的文件路径

②接下来参数代表执行该文件时传递的参数列表(l)：argv[0],argv[1]...最后一个参数用空指针NULL作结束

返回值：成功则无返回值，失败返回-1

包含的头文件：#include

PS：用execl执行另一个程序，会抛弃父进程的文本段、数据段和堆栈等并加载另一个程序

wait()与waitpid() 当一个进程正常或异常退出时，内核就会向其父进程发送SIGCHLD信号。

因为子进程退出是一个异步事件，所以这种信号也是内核向父进程发送的一个异步通知。

父进程可以选择忽略该信号，或者提供一个该信号发生时即将被执行的函数，父进程可以调用wait()或waitpid()可以用来查看子进程退出的状态。

pid_t wait(int *status) 参数解析：

参数status如果不是一个空指针,则终止进程的终止状态就存放在statloc所指向的单元。
参数status如果是一个空指针,则表示父进程不关心子进程的终止状态

返回值：成功则返回结束子进程的进程号，失败则返回-1 pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options) 参数解析：①pid是相应的子进程号 ②status指针与wait()中参数作用一致 ③options是一些内置选项，如：

WNOHANG	若由pid指定的子进程未发生状态改变(没有结束)，则waitpid()不阻塞，立即返回0
WUNTRACED	返回终止子进程信息和因信号停止的子进程信息
WCONTINUED	返回收到SIGCONT信号而恢复执行的已停止子进程状态信息

返回值：成功返回结束运行的子进程号，失败则返回-1，没有子进程则返回0 包含的头文件：#include #include 二者的区别：在一个子进程终止前，wait使其调用者阻塞，而waitpid有一选项可使调用者不用阻塞。

waitpid并不等待在其调用的之后的第一个终止进程，他有若干个选项，可以控制他所等待的进程。

僵死进程(zombie)：已经终止、但其父进程尚未对其调用wait进行善后处理(获取终止子进程的有关信息如CPU时间片、释放它锁占用的资源如文件描述符等)的进程。

ps命令将僵死进程的状态打印为Z 。

如果子进程已经终止，并且是一个僵死进程，则wait立即返回该子进程的状态。

所以，我们在编写多进程程序时，最好调用wait()或waitpid()来解决僵尸进程的问题。

孤儿进程：父进程在子进程退出之前退出了，该子进程成为孤儿进程。

PS： Linux内核中所有的子进程在变成孤儿进程之后都会被init进程“领养” ，这也意味着孤儿进程的父进程最终会变成init进程。

system()与popen()函数

int system(const char *command)

功能描述：Liunx库函数，可以快速创建一个进程来执行相应的命令，在Linux/Unix系统中，system函数会调用fork函数产生子进程，由子进程来执行command命令，命令执行完后随即返回原调用的进程。

参数解析：command字符指针指向一条命令，如"ping -c 4 -I eth0 4.2.2.2"

返回值：成功则返回0，失败则返回-1

包含头文件：#include

FILE *popen(const char *command, const char *type)

功能描述：popen()会调用fork()产生子进程，然后从子进程中调用/bin/sh -c来执行参数command的指令

参数解析：①command字符指针指向一条命令，如"ping -c 4 -I eth0 4.2.2.2"

②参数type可使用“r”代表读取（对应标准输出），“w”代表写入（对应标准输入）
返回值：若成功则返回文件指针，否则返回NULL，错误原因存于errno中。

包含头文件：#include

PS：popen()返回一个基于管道（pipe）的文件流，这样我们可以从文件流中一行一行解析

下面是一个程序是关于popen()的使用获取IP地址：

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

int get_ipaddr(char *interface, char *ipaddr, int ipaddr_size);

int main(int argc, char **argv)
{
     char ipaddr[16];
     char *interface="eth0";
     memset(ipaddr, 0, sizeof(ipaddr));
     if( get_ipaddr(interface, ipaddr, sizeof(ipaddr)) < 0 )
     {
         printf("ERROR: get IP address failure\n");
         return -1;
     }
     printf("get network interface %s IP address [%s]\n", interface, ipaddr);
     
     return 0;
}

int get_ipaddr(char *interface, char *ipaddr, int ipaddr_size) {
     char buf[1024];
     char *ptr;
     char *ip_start;
     char *ip_end;
     FILE *fp;
     int len;
     int rv;

     if( !interface || !ipaddr || ipaddr_size<16 )
     {
         printf("Invalid input arguments\n");
         return -1;
     }

     memset(buf, 0, sizeof(buf));
     snprintf(buf, sizeof(buf), "ifconfig %s", interface);
     if( NULL == (fp=popen(buf, "r")) )
     {
         printf("popen() to excute command \"%s\" failure: %s\n", buf, strerror(errno));
         return -2;
     }

     rv = -3; /* Set default return value to -3 means parser failure */
     while( fgets(buf, sizeof(buf), fp) )
     {
         if( strstr(buf, "netmask") )
         {
             ptr=strstr(buf, "inet");
             if( !ptr )
             {
                 break;
             }
         ptr += strlen("inet");

         while( isblank(*ptr) )
             ptr++;
             ip_start = ptr;

         while( !isblank(*ptr) )
             ptr++;
             ip_end = ptr;

         memset(ipaddr, 0, sizeof(ipaddr));
         len = ip_end-ip_start;
         len = len>ipaddr_size ? ipaddr_size : len;
         memcpy(ipaddr, ip_start, len);
         rv = 0; /* Parser IP address OK and set rv to 0 */
         break;
     }
 }
 return rv;
}

结果如下：