Марк Митчелл - Программирование для Linux. Профессиональный подход

Вызывая функцию fork(), программа создает свой дубликат, называемый дочерним процессом . Родительский процесс продолжает выполнять программу с той точки, где была вызвана функция fork(). То же самое делает и дочерний процесс.

Как же различить между собой оба процесса? Во-первых, дочерний процесс — это новый, только что появившийся в системе процесс, поэтому его идентификатор отличается от идентификатора родительского процесса. Таким образом, программа может вызвать функцию getpid()и узнать, где именно она находится. Но сама функция fork()реализует другой способ: она возвращает разные значения в родительском и дочернем процессах. Родительский процесс получает идентификатор своего потомка, а дочернему процессу возвращается 0. В системе нет процессов с нулевым идентификатором, так что программа легко разбирается в ситуации.

В листинге 3.3 приведен пример ветвления программы с помощью функции fork(). Учтите, что первая часть инструкции ifвыполняется только в родительском процессе, тогда как ветвь else— только в дочернем.

#include

#include

#include

int main() {

pid_t child_pid;

printf("The main program process ID is %d\n",

(int)getpid());

child_pid = fork();

if (child_pid != 0) {

printf("This is the parent process, with ID %d\n",

(int)getpid());

printf("The child's process ID is %d\n", (int)child_pid);

} else

printf("This is the child process, with ID %d\n",

(int)getpid());

return 0;

}

Функции семейства exec()заменяют программу, выполняющуюся в текущем процессе, другой программой. Когда программа вызывает функцию exec(), ее выполнение немедленно прекращается и начинает работу новая программа.

Функции, входящие в семейство exec(), немного отличаются друг от друга по своим возможностям и способу вызова.

■ Функции, в названии которых присутствует суффикс 'p'( execvp()и execlp()), принимают в качестве аргумента имя программы и ищут эту программу в каталогах, определяемых переменном среды PATH. Всем остальным функциям нужно передавать полное путевое имя программы.

■ Функции, в названии которых присутствует суффикс 'v'( execv(), execvp()и execve()), принимают список аргументов программы в виде массива строковых указателей, оканчивающегося NULL-указателем. Функции с суффиксом 'l'( execl(), execlp()и execle()) принимают список аргументов переменного размера.

■ Функции, в названии которых присутствует суффикс 'e'( execve()и execle()), в качестве дополнительного аргумента принимают массив переменных среды. Этот массив содержит строковые указатели и оканчивается пустым указателем. Каждая строка должна иметь вид " ПЕРЕМЕННАЯ = значение ".

Поскольку функция exec()заменяет одну программу другой, она никогда не возвращает значение — только если вызов программы оказался невозможен в случае ошибки.

Список аргументов, передаваемых программе, аналогичен аргументам командной строки, указываемым при запуске программы в интерактивном режиме. Их тоже можно получить с помощью параметров argcи argvфункции main(). Не забывайте, когда программу запускает интерпретатор команд, первый элемент массива argv будет содержать имя программы, а далее будут находиться переданные программе аргументы. Аналогичным образом следует поступить, формируя список аргументов для функции exec().

Стандартная методика запуска одной программы из другой такова: сначала с помощью функции fork()создается дочерний процесс, затем в нем вызывается функция exec(). Это позволяет главной программе продолжать выполнение в родительском процессе.

Программа, показанная в листинге 3.4, отображает содержимое корневого каталога с помощью команды ls, как и программа в листинге 3.2. Но на этот раз команда lsвызывается не из интерпретатора, а напрямую; ей передаются аргументы -lи /.

#include

#include

#include

#include

/* Запуск дочернего процесса в виде новой программы. Параметр

PROGRAM — это имя вызываемой программы; ее поиск будет

осуществляться в каталогах, определяемых переменной среды PATH.

Параметр ARG_LIST -- это список строковых аргументов,

передаваемых программе (должен оканчиваться указателем NULL).

Функция возвращает идентификатор порожденного процесса. */

int spawn(char* program, char** arg_list) {

pid_t child_pid;

/* Создание копии текущего процесса. */

child_pid = fork();

if (child_pid != 0)

/* Это родительский процесс. */

return child_pid;

else {

/* Выполнение указанной программы. */

execvp(program, arg_list);

/* Функция execvp() возвращает значение только в случае

ошибки. */

fprintf(stderr, "an error occurred in execvp\n");

abort();

}

}

int main() {

/* Список аргументов, передаваемых команде ls. */

char* arg_list[] = {

"ls", /* argv[0] -- имя программы. */

"-l",

NULL /* Список аргументов должен оканчиваться указателем

NULL. */

};

/* Порождаем дочерний процесс, который выполняет команду ls.

Игнорируем возвращаемый идентификатор дочернего процесса. */

spawn("ls", arg_list);

printf("done with main program\n");

return 0;

}

Операционная система Linux планирует работу родительских и дочерних процессов независимо друг от друга. Нет гарантии, что один процесс будет запущен раньше другого. и неизвестно, как долго один процесс будет выполняться, прежде чем Linux прервет его работу и передаст управление другому процессу. В частности, к моменту завершения родительского процесса может оказаться, что команда lsеще не выполнена, выполнена частично или уже закончила свою работу. [11] Способ синхронизации двух процессов представлен в разделе. 3 4.1, "Ожидание завершения процесса". Linux лишь гарантирует, что любой процесс когда-нибудь получит свой "кусочек пирога": ни один процесс не окажется полностью лишенным доступа к процессору.

Можно сообщить системе о том, что процесс не очень важен и должен выполняться с пониженным приоритетом. Это делается путем повышения фактора уступчивости процесса. По умолчанию у каждого процесса нулевой фактор уступчивости. Повышение этого значения свидетельствует о снижении приоритета процесса, и наоборот: процессы с низким (т.е. отрицательным) фактором уступчивости получают больше времени на выполнение.