Linux系统编程38 进程控制 - exec函数族必加fflush,搭配fork+execl+wait

实验1：execl 使用，必加 fflush()刷新流
实验2：fork() execl() wait() 联合使用

few：fork + exec + wait

引子：
运行如下程序，执行 ps axf 命令查看得到如下父子进程关系：

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>

#define LEFT 200
#define RIGHT 250

int main(void)
{
	int i,j,mark;
	pid_t pid;
	
	for(i = LEFT; i <= RIGHT; i++)
	{
		pid = fork();
		if(pid < 0)
		{
			fprintf(stderr,"fork() failed!\n");
			exit(1);
		}
		else if(pid == 0)//child
		{
			mark = 1;
			for(j = 2; j < i/2; j++)
			{
				if(i % j ==0)
					{
						mark = 0;
						break;
					}
			
			}

			if(mark)
				printf("%d is a primer\n",i);

			exit(0);//!!!
		}
		
	}

	sleep(1000);
	exit(0);
}


  2837 pts/0    Ss     0:01          |   \_ /bin/bash
 26731 pts/0    S+     0:00          |   |   \_ ./a.out
 26732 pts/0    Z+     0:00          |   |       \_ [a.out] <defunct>
 26733 pts/0    Z+     0:00          |   |       \_ [a.out] <defunct>
 26734 pts/0    Z+     0:00          |   |       \_ [a.out] <defunct>
 26735 pts/0    Z+     0:00          |   |       \_ [a.out] <defunct>
....

可以看到
shell 进程是 a.out 进程的父进程
a.out 父进程是其余201个a.out进程的父进程

问题1：关于shell进程和 a.out进程之间的关系

那么问题来了，a.out 和他fork出来的201个 a.out之间的关系很好理解。但是 shell进程与 a.out父进程之间的关系怎么理解呢？
我们之前了解到，父进程与子进程之间的关系是通过复制父进程本身来得到子进程，fork() 之后子进程和父进程代码和执行的位置都是一模一样，只不过父子进程再向下执行的时候就会根据自己的身份来选择预先设定好的自己需要执行的代码。那么为什么 shell 进程和 a.out进程是不一样的，按理说 shell 进程的子进程应该也是 shell进程，现在 a.out 很明显是和 shell 不一样的。此处该怎么理解呢？

exec函数族：

NAME
execl, execlp, execle, execv, execvp, execvpe - execute a file 执行一个文件！！！

SYNOPSIS
   #include <unistd.h>

   extern char **environ;

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

The exec() family of functions replaces the current process image with a new process image.

exec 函数族用一个新的进程映像替换当前的进程映像
在这里插入图片描述
并没有创建新进程，只是替换一个进程。

RETURN VALUE
The exec() functions return only if an error has occurred. The return value is -1, and errno is set to indicate the error.

exec只有执行失败的时候才有返回值。

实验1：exec 初体验, 与缓冲区之间的联系一定注意 fflush()

命令：date +%s :指定格式获取当前时间

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>


int main(void)
{
	int i,j,mark,n;
	pid_t pid;
	
	puts("Begin!");//puts() 输出时会自动换行

	execl("/bin/date","date","+%s",NULL);
	perror("execl");//如果执行到此 说明 exec替换失败
	exit(1);

	puts("End!\n");
		
	
	exit(0);
}


mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ gcc test.c 
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ ./a.out 
Begin!
1613136072
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ 
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ 
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ 
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ ./a.out > /tmp/out
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ cat /tmp/out
1613136191
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$

结果和预料一样，程序执行到 exec()的时候，当前进程被替换成了 date进程

注意：在命令行执行可执行程序时候，打印了 Begin, 而重定位到 /tmp/out后则不会打印Begin。

why???

在命令行执行的时候 puts是输出到终端，即标准输出，是行缓冲，故有Begin 打印。而重定位到 /tmp/out 则 puts 是输出到全缓冲文件，换行符没有刷新缓冲区的作用，只是存储到缓冲区，而还没来得及刷新就执行了 execl() ，即 date进程映像替换了当前进程映像，缓冲区信息也被覆盖了。所以一定要注意：

fork()之前要 fflush(NULL)
execl() 之前要 fflush(NULL)
刷新缓冲区！！！

即：

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>


int main(void)
{
	int i,j,mark,n;
	pid_t pid;
	
	puts("Begin!");//puts() 输出时会自动换行
fflush(NULL);
	execl("/bin/date","date","+%s",NULL);
	perror("execl");//如果执行到此 说明 exec替换失败
	exit(1);

	puts("End!\n");
		
	
	exit(0);
}



mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ gcc test.c 
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ ./a.out > /tmp/out
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ 
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ cat /tmp/out
Begin!
1613136824
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$

实验1中用一个新的进程映像替换自己费心费力写出来的当前进程映像没有任何意义，那还不如直接就用新的进程，所以 exec 主要应用在哪里呢？？

实验2：exec的意义，fork() exec() wait() 三板斧使用：铺天盖地

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>


int main(void)
{
	int i,j,mark,n;
	pid_t pid;
	
	puts("Begin!");

	fflush(NULL);
	pid = fork();
	if(pid < 0)
	{
		perror("fork()");
		exit(1);
	}
	else if(pid == 0) //child  用子进程替换 date
	{
		fflush(NULL);
		execl("/bin/date","date","+%s",NULL);
		perror("execl");
		exit(1);
	}

	wait(NULL);

	puts("End!");
		
	
	exit(0);
}


mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ gcc test.c 
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ ./a.out 
Begin!
1613137594
End!
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ ./a.out > /tmp/out
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$ cat /tmp/out
Begin!
1613137607
End!
mhr@ubuntu:~/Desktop/xitongbiancheng/test$

父进程负责创建子进程。子进程负责干活，即替换为 date 进程，最后父进程等着释放子进程资源。

所以这里就解释了问题1的问题
关于shell进程和 a.out进程之间的关系。很明显 shell进程中的一个子进程映像替换成了 a.out 进程映像！！！

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