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非阻塞等待
当父进程进行非阻塞等待的时候，父进程完成其他的任务，比如download、printlog、show
进程等待的必要性
进程程序替换
execl
execlp
execv
execvp
替换c++程序
替换shell语言程序
exec族函数为什么可以替换不同语言的程序？
当一个程序运行的整个过程
非阻塞等待
在 Linux 中，可以使用非阻塞方式等待子进程退出或状态改变。这通常通过设置
waitpid()函数的选项参数中的WNOHANG标志来实现。这样，waitpid()函数将立即返回，而不会阻塞当前进程。事例
[BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ cat myprocess.c #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> void Worker(int cnt) { printf("I am a child ,pid: %d, cnt:%d\n",getpid(),cnt); } int main() { pid_t id=fork(); if(id==0) //child { int cnt=5; while(cnt--) { Worker(cnt); sleep(2); } exit(0); } while(1) { //fateher int status=0; pid_t rid=waitpid(id,&status,WNOHANG); if(rid>0) { printf("child quit success,exit code:%d exit sign:%d\n",(status>>8)&0xFF,status&0x7F); } else if(rid==0) { printf("father do other thing......\n"); } else { printf("wait fail\n"); } sleep(1); } return 0; } [BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ ./myprocess father do other thing...... I am a child ,pid: 20429, cnt:4 father do other thing...... I am a child ,pid: 20429, cnt:3 father do other thing...... father do other thing...... I am a child ,pid: 20429, cnt:2 father do other thing...... father do other thing...... I am a child ,pid: 20429, cnt:1 father do other thing...... father do other thing...... I am a child ,pid: 20429, cnt:0 father do other thing...... father do other thing...... child quit success,exit code:0 exit sign:0 wait fail wait fail wait fail wait fail wait fail wait fail wait fail wait fail [BCH@hcss-ecs-6176 ~]$ while :; do ps ajx | grep myprocess | grep -v grep ; sleep 1 ; echo "================================="; done ================================= ================================= ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess 20428 20429 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess 20428 20429 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess 20428 20429 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess 20428 20429 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess 20428 20429 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess 20428 20429 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess 20428 20429 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess 20428 20429 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess 20428 20429 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess 20428 20429 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess ================================= 2499 20428 20428 2499 pts/4 20428 S+ 1000 0:00 ./myprocess当父进程进行非阻塞等待的时候，父进程完成其他的任务，比如download、printlog、show
[BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ cat myprocess.c #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> //定义父进程的任务的个数 #define TASK_NUM 5 //重定义函数指针类型 typedef void(*task_t)(); //这里的这些功能并没有真正实现，而是输出一段字符串 //执行下载的任务 void download() { printf("this is a download task is running!\n"); } //执行写入的任务 void printlog() { printf("this is a write log task is running!\n"); } //执行查看的任务 void show() { printf("this is a info task is runing!\n "); } //将函数指针数组初始化 void initTask(task_t tasks[]) { int i=0; for(;i<TASK_NUM;i++) { tasks[i]=NULL; } } //添加任务到，函数指针数组中 int addTask(task_t tasks[],task_t t) { int i=0; for(;i<TASK_NUM;i++) { if(tasks[i]==NULL) { tasks[i]=t; return 1; } } return 0; } //执行函数指针数组里的任务 void executeTask(task_t tasks[],int num) { int i=0; for(;i<num;i++) { if(tasks[i]) tasks[i](); } } //子进程的执行的任务 void Worker(int cnt) { printf("I am a child ,pid: %d, cnt:%d\n",getpid(),cnt); } int main() { //创建函数指针数组，用于存储各种任务（函数） task_t tasks[TASK_NUM]; initTask(tasks); addTask(tasks,download); addTask(tasks,printlog); addTask(tasks,show); //创建子进程，id>0执行父进程，id==0执行子进程 pid_t id=fork(); if(id==0) //child { int cnt=5; while(cnt--) { Worker(cnt); sleep(1); } _exit(0); } while(1) { //fateher int status=0;//记录子进程退出的退出码和信号 pid_t rid=waitpid(id,&status,WNOHANG);//通过waitpid系统调用去等待子进程，采用WNOHANG非阻塞的方式等待 if(rid>0) { //wait success, child quit now printf("child quit success,exit code:%d exit sign:%d\n",(status>>8)&0xFF,status&0x7F); } else if(rid==0) { printf("##############################################################################################\n"); //wait success, but child not quit printf("father do other thing......\n"); executeTask(tasks,TASK_NUM);//也可以在内部进行自己移除&&新增对应的任务 printf("##############################################################################################\n"); } else { //wait failed, child unknow printf("wait fail\n"); } sleep(1); } return 0; } [BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ ./myprocess ############################################################################################## father do other thing……//说明此时rid==0，父进程开始执行其他任务 this is a download task is running! this is a write log task is running! this is a info task is runing! ############################################################################################## I am a child ,pid: 23948, cnt:4 ############################################################################################## father do other thing...... this is a download task is running! this is a write log task is running! this is a info task is runing! ############################################################################################## I am a child ,pid: 23948, cnt:3 ############################################################################################## I am a child ,pid: 23948, cnt:2 father do other thing...... this is a download task is running! this is a write log task is running! this is a info task is runing! ############################################################################################## I am a child ,pid: 23948, cnt:1 ############################################################################################## father do other thing...... this is a download task is running! this is a write log task is running! this is a info task is runing! ############################################################################################## I am a child ,pid: 23948, cnt:0 ############################################################################################## father do other thing...... this is a download task is running! this is a write log task is running! this is a info task is runing! ############################################################################################## ############################################################################################## father do other thing...... this is a download task is running! this is a write log task is running! this is a info task is runing! ############################################################################################## child quit success,exit code:0 exit sign:0//rid>0,此时子进程退出，父进程接收到子进程的退出信息和退出码 wait fail//子进程结束，waitpid捕获不到该子进程的信息，所以rid<0 wait fail进程等待的必要性
如果不进行进程的等待，有可能形成僵尸进程
进程等待我们现在一般使用的阻塞等待，因为阻塞等待足够简单！
进程程序替换
我们所创建的所有子进程，执行的代码，都是父进程代码的一部分！
如果我们想让子进程执行新的程序呢？？？执行全新的代码和访问全新的数据，不在和父进程有瓜葛
那需要程序替换
execl
execl 是一个系统调用，用于在当前进程中执行一个新的程序。它的原型如下：
#include <unistd.h> int execl(const char *path, const char *arg0, const char *arg1, ..., const char *argn, (char *) NULL); path 参数是要执行的新程序的路径。 arg0, arg1, ..., argn 是新程序的命令行参数，最后一个参数必须是空指针 (char *) NULL，表示参数列表的结束。
execl 函数会取代当前进程的内存映像，加载并执行指定路径的新程序，新程序的参数由 arg0 到 argn 指定。执行 execl 后，当前进程的代码、数据、堆栈等内容都被替换为新程序的内容，新程序开始执行。如果 execl 函数执行成功，它不会返回；如果发生错误，返回值为 -1，并且设置全局变量 errno 表示具体的错误类型。
这个函数在创建子进程后常用于在子进程中执行其他程序，因为在子进程中执行 execl 后，子进程的内容就被替换为新程序的内容，从而达到执行其他程序的效果。
事例
我们可以用“语言”调用其他程序 [BCH@hcss-ecs-6176 11_7_1]$ cat test.c #include<stdio.h> #include<unistd.h> int main() { printf("pid:%d,excel command begin\n",getpid()); execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL);//execl调用的ls程序 printf("pid:%d,excel command end\n",getpid()); return 0; } [BCH@hcss-ecs-6176 11_7_1]$ ./test pid:4066,excel command begin 总用量 24 drwxrwxr-x 2 BCH BCH 4096 11月 10 18:05 . drwx------ 26 BCH BCH 4096 11月 10 18:04 .. -rwxrwxr-x 1 BCH BCH 8464 11月 10 18:05 test -rw-rw-r-- 1 BCH BCH 208 11月 10 18:04 test.c
替换的底层原理
证明程序替换并没有创建新进程
[BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ cat myprocess.c #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> int main() { pid_t id=fork(); if(id==0) { //child printf("pid:%d,excel command begin\n",getpid()); sleep(3); execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL); printf("pid:%d,excel command end\n",getpid()); } else { //father pid_t rid=waitpid(-1,NULL,0); if(rid>0) { printf("wait success,rid:%d\n",rid); } } return 0; } [BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ ./myprocess pid:11527,excel command begin 总用量 56 drwxrwxr-x 2 BCH BCH 4096 11月 10 18:08 . drwx------ 26 BCH BCH 4096 11月 10 18:04 .. -rw-rw-r-- 1 BCH BCH 1928 11月 10 16:30 1 -rw-rw-r-- 1 BCH BCH 74 11月 9 22:13 Makefile -rwxrwxr-x 1 BCH BCH 8624 11月 10 17:59 myprocess -rw-rw-r-- 1 BCH BCH 2672 11月 10 17:59 myprocess.c -rw-r--r-- 1 BCH BCH 12288 11月 10 18:08 .myprocess.c.swo -rw-r--r-- 1 BCH BCH 12288 11月 8 23:05 .myprocess.c.swp wait success,rid:11527 pid和rid的值一样，可以说明，execl的时候没有创建新的进程当父进程创建子进程，子进程发生了替换的时候，这里发生的写时拷贝，写时拷贝的同时不仅要拷贝数据还要拷贝代码，这样子进程发生程序替换的时候，不会影响父进程
子进程怎么知道，要从新的程序的最开始执行？
他怎么知道最开始的地方在哪里呢？
Eip寄存器：虽然cpu中只有一个eip寄存器，但是可以存储多组数据，也就是每一个进程都都会有一组数据
当替换进来的程序，eip会找到entry，可执行程序的入口地址
注意：当通过execl程序替换成功了，则后续代码没有机会再执行了！因为被替换掉了！
如果替换失败，会有一个返回值-1，替换成功，不会返回
#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> int main() { pid_t id=fork(); if(id==0) { //child printf("pid:%d,excel command begin\n",getpid()); sleep(3); int n=execl("/usr/bin/lsss","lsss","-a","-l",NULL);//execl程序替换错误时，n接收返回值 printf("pid:%d,excel: n=%d command end\n",getpid(),n); } else { //father pid_t rid=waitpid(-1,NULL,0); if(rid>0) { printf("wait success,rid:%d\n",rid); } } return 0; } [BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ ./myprocess pid:29364,excel command begin pid:29364,excel: n=-1 command end wait success,rid:29364execlp
execlp 是一个系统调用，与 execl 类似，用于在当前进程中执行一个新的程序，但它可以搜索 PATH 环境变量指定的路径来寻找可执行文件。它的原型如下：
#include <unistd.h> int execlp(const char *file, const char *arg0, const char *arg1, ..., const char *argn, (char *) NULL); file 参数是要执行的新程序的文件名或路径。如果 file 中不包含斜杠 /，则 execlp 函数会在 PATH 环境变量指定的路径中搜索与 file 匹配的可执行文件。 arg0, arg1, ..., argn 是新程序的命令行参数，最后一个参数必须是空指针 (char *) NULL，表示参数列表的结束。
与 execl 类似，execlp 函数也会取代当前进程的内存映像，加载并执行指定路径的新程序，新程序的参数由 arg0 到 argn 指定。执行 execlp 后，当前进程的代码、数据、堆栈等内容都被替换为新程序的内容，新程序开始执行。如果 execlp 函数执行成功，它不会返回；如果发生错误，返回值为 -1，并且设置全局变量 errno 表示具体的错误类型。
execlp 常用于在当前进程中执行其他程序，且无需指定程序的绝对路径，只需指定程序的名称即可，因为它会在 PATH 环境变量指定的路径中搜索可执行文件。
事例
[BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ cat myprocess.c #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> int main() { pid_t id=fork(); if(id==0) { //child printf("pid:%d,excel command begin\n",getpid()); sleep(3); //execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL); execlp("ls","ls","-a","-l",NULL);//第一个ls是文件名，第二个ls是命令行调用ls指令 printf("pid:%d,excel command end\n",getpid()); } else { //father pid_t rid=waitpid(-1,NULL,0); if(rid>0) { printf("wait success,rid:%d\n",rid); } } return 0; } [BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ ./myprocess pid:13889,excel command begin 总用量 56 drwxrwxr-x 2 BCH BCH 4096 11月 11 00:05 . drwx------ 26 BCH BCH 4096 11月 11 00:05 .. -rw-rw-r-- 1 BCH BCH 1928 11月 10 16:30 1 -rw-rw-r-- 1 BCH BCH 74 11月 9 22:13 Makefile -rwxrwxr-x 1 BCH BCH 8624 11月 11 00:05 myprocess -rw-rw-r-- 1 BCH BCH 2710 11月 11 00:05 myprocess.c -rw-r--r-- 1 BCH BCH 12288 11月 10 23:44 .myprocess.c.swo -rw-r--r-- 1 BCH BCH 12288 11月 8 23:05 .myprocess.c.swp wait success,rid:13889execv
execv 是一个系统调用，用于在当前进程中执行一个新的程序。它的原型如下：
#include <unistd.h> int execv(const char *path, char *const argv[]); path 参数是要执行的新程序的路径。 argv 是一个以 NULL 结尾的字符串数组，其中第一个元素是要执行的新程序的名称，后续元素是新程序的命令行参数。execv 函数会取代当前进程的内存映像，加载并执行指定路径的新程序，新程序的参数由 argv 指定。执行 execv 后，当前进程的代码、数据、堆栈等内容都被替换为新程序的内容，新程序开始执行。
如果 execv 函数执行成功，它不会返回；如果发生错误，返回值为 -1，并且设置全局变量 errno 表示具体的错误类型。
execv 与 execl 和 execlp 的不同之处在于它接受一个字符串数组作为参数，而不是逐个列出参数。这使得在运行时动态构建参数列表更为方便。
事例
[BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ cat myprocess.c #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> int main() { pid_t id=fork(); if(id==0) { //child // char* const argv[]={ "ls", "-a", "-l", NULL }; printf("pid:%d,excel command begin\n",getpid()); sleep(3); //execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL); //execlp("ls","ls","-a","-l",NULL); execv("/usr/bin/ls",argv); printf("pid:%d,excel command end\n",getpid()); } else { //father pid_t rid=waitpid(-1,NULL,0); if(rid>0) { printf("wait success,rid:%d\n",rid); } } return 0; } [BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ ./myprocess pid:1798,excel command begin 总用量 56 drwxrwxr-x 2 BCH BCH 4096 11月 11 00:15 . drwx------ 26 BCH BCH 4096 11月 11 00:15 .. -rw-rw-r-- 1 BCH BCH 1928 11月 10 16:30 1 -rw-rw-r-- 1 BCH BCH 74 11月 9 22:13 Makefile -rwxrwxr-x 1 BCH BCH 8624 11月 11 00:15 myprocess -rw-rw-r-- 1 BCH BCH 2824 11月 11 00:15 myprocess.c -rw-r--r-- 1 BCH BCH 12288 11月 10 23:44 .myprocess.c.swo -rw-r--r-- 1 BCH BCH 12288 11月 8 23:05 .myprocess.c.swp wait success,rid:1798execvp
execvp 是一个系统调用，与 execv 类似，用于在当前进程中执行一个新的程序，但它可以搜索 PATH 环境变量指定的路径来寻找可执行文件。它的原型如下：
#include <unistd.h> int execvp(const char *file, char *const argv[]); file 参数是要执行的新程序的文件名或路径。如果 file 中不包含斜杠 /，则 execvp 函数会在 PATH 环境变量指定的路径中搜索与 file 匹配的可执行文件。 argv 是一个以 NULL 结尾的字符串数组，其中第一个元素是要执行的新程序的名称，后续元素是新程序的命令行参数。
与 execv 类似，execvp 函数也会取代当前进程的内存映像，加载并执行指定路径的新程序，新程序的参数由 argv 指定。执行 execvp 后，当前进程的代码、数据、堆栈等内容都被替换为新程序的内容，新程序开始执行。如果 execvp 函数执行成功，它不会返回；如果发生错误，返回值为 -1，并且设置全局变量 errno 表示具体的错误类型。
execvp 常用于在当前进程中执行其他程序，且无需指定程序的绝对路径，只需指定程序的名称即可，因为它会在 PATH 环境变量指定的路径中搜索可执行文件。
替换c++程序
我们用自己写的c语言程序，去程序替换成我们自己编写的C++程序
[BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ cat test.cc #include<iostream> using namespace std; int main() { cout<<"hello c++"<<endl; cout<<"hello c++"<<endl; cout<<"hello c++"<<endl; cout<<"hello c++"<<endl; return 0; } [BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ cat myprocess.c #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> int main() { pid_t id=fork(); if(id==0) { //child printf("pid:%d,excel command begin\n",getpid()); sleep(3); excel("./mytest" , "mytest",NULL); printf("pid:%d,excel command end\n",getpid()); } else { //father pid_t rid=waitpid(-1,NULL,0); if(rid>0) { printf("wait success,rid:%d\n",rid); } } return 0; } [BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ ./myprocess pid:32180,excel command begin hello c++ hello c++ hello c++ hello c++ wait success,rid:32180替换shell语言程序
test.sh是shell下面的脚本语言
[BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ cat test.sh #!/usr/bin/bash //开头必须以#!，后面跟上系统指令或者自己写的程序路径 echo "hello world" touch file1 file2 file3 echo "hello done" 命令行运行的时候 1)bash test.sh 2)也可以chmod +x test.sh ./test.sh我们用自己写的c语言程序，去程序替换成我们自己编写的shell脚本程序
[BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ cat test.sh #!/usr/bin/bash //开头必须以#!，后面跟上系统指令或者自己写的程序路径 echo "hello world" touch file1 file2 file3 echo "hello done" [BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ cat myprocess.c #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> int main() { pid_t id=fork(); if(id==0) { //child printf("pid:%d,excel command begin\n",getpid()); sleep(3); excel("/usr/bin/bash" , "bash", "test.sh",NULL); printf("pid:%d,excel command end\n",getpid()); } else { //father pid_t rid=waitpid(-1,NULL,0); if(rid>0) { printf("wait success,rid:%d\n",rid); } } return 0; } [BCH@hcss-ecs-6176 11_7]$ ./myprocess pid:31838,excel command begin hello world//脚本语言运行成功 hello done wait success,rid:31838exec族函数为什么可以替换不同语言的程序？
exce*（*是通配符）
不管用什么语言编写的程序（C/C++、bash、java、python等），只要在os中都可以进行进程替换
exec系列函数可以替换不同语言的程序，是因为它们是操作系统级别的系统调用，与编程语言无关。这些函数在操作系统层面实现了程序的加载和执行，不依赖于特定的编程语言。当调用
exec系列函数时，操作系统会负责加载指定的可执行文件，并在当前进程的上下文中执行该文件。这意味着，无论是用 C、Python、Java 还是其他编程语言编写的程序，只要它们是可执行文件，并符合操作系统的执行要求，就可以被exec函数加载和执行。因此，
exec系列函数是跨语言的，可以用于替换任何可执行文件，而不仅仅局限于特定语言的程序。这也使得在一个编程环境中，通过调用exec函数，可以方便地与其他编程语言的程序进行交互和整合。当一个程序运行的整个过程
一个程序被运行（形成进程），首先第一步，是要创建内核数据结构（pcb、页表等），然后第二步，将程序的代码和数据加载到内存中，页表再一一映射
有时，有些程序没有被运行时，只需要创建内核数据结构（pcb、页表等），页表没有映射物理内存
🌸🌸🌸如果大家还有不懂或者建议都可以发在评论区，我们共同探讨，共同学习，共同进步。谢谢大家！ 🌸🌸🌸
