1、Linux下进程和线程的创建 吴国伟 学习 Linux中 创建进程 的方法 学习系统调用 Fork的使用方法 学习系统调用 Exec族 的使用方法 学习 Linux中 创建线程 的方法 学习 pthread_create使用方法 10/9/2019 PID： 进程号。 PPID： 父进程号。 UID： 其创建者的用户标识号，父子进程有相同的 UID值。 Linux进程创建 Linux进程的族亲关系 Linux进程之间不是孤立存在的，它们之间有一定的族亲关系。 一个进程的子进程可以多于一个。 一个进程只会有一个父进程。 进程 1 进程 2 父进程 子进程 产 生 Linux进程创建 系统加电启动
2、后，系统中只有一个进程 初始化进程 ，又称 init进程 ，是所有进程的祖先进程，它的进程 pid=1 在 linux中除了 init进程是由系统启动时创建的外，其他所有进程都是由当前进程使用系统调用 fork()创建的。 进程创建后父子进程在系统中 并发执行 。 进程结构 同时运行 grep程序，在不同文件中查找不同的字符串 PID 101 代码 数据 s=“one” 函数库 文件 Trek.txt PID 102 代码 数据 s=“two” 函数库 文件 Next.txt grep程序代码 C语言函数库 Fork()系统调用 此时一个进程“分裂”成两个进程：父进程和子进程。 区别：进程 I
3、D。利用 getpid（）来得到进程号。 通过 fork创建一个新进程，系统复制当前进程，在进程表中创建一个新的表项 新进程几乎与原进程相同，执行代码也相同 但有自己的数据空间，环境，文件描述符等 #include pid_t fork( ); Fork()系统调用 fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被 调用一次 ，却能够 返回两次 ，它可能有三种不同的返回值： 父进程 :返回 子进程的 PID； 子进程 :返回 0； 出现 错误 :返回 -1； 最初的进程 fork() 原进程继续 执行 新进程 返回一个新的 pid 返回0 10/9/2019 #include #include #inc
4、lude int main() int pid = fork(); if (pid = -1 ) printf(“error!n“); else if( pid = 0 ) printf(“This is the child process!nchild process id = %dn“,getpid(); else printf(“This is the parent process!nparent process id = %dn“,getpid(); return 0; 10/9/2019 运行结果： This is the child process! child process i
5、d = 4800 This is the parent process! parent process id = 4799 Fork()系统调用 等待一个进程结束 #include #include pid_t wait(int *stat_loc) 父进程调用 1. wait系统调用将暂停父进程直到它的子进程结束为止 2. 返回子进程的 PID 3. 状态信息允许父进程了解子进程的退出状态，即子进程main函数返回值或子进程中 exit函数的退出码 4. 若 stat_loc不为空指针，状态信息被写入他指定的为止 10/9/2019 父进程创建子进程后 ,子进程一般要执行不同的程序 .为了调
6、用系统程序 ,我们可以使用系统调用exec 族调用。 Exec函数可以把当前进程替换为一个新进程 exec函数包含以下五个函数： #include int execl(constchar* path, const char* arg, ); int execlp(constchar* file, const char* arg, ); int execle(constchar* path, const char* arg, char* const envp); int execv(constchar* path, char* const argv); int execvp(constchar*
7、 file, char* const argv); 10/9/2019 其中只有 execve是真正意义上的系统调用，其它都是在此基础上经过包装的库函数。 #include intexecve(constchar* path, char* const argv, char* const envp); path：可执行文件路径。 argv：要执行的文件名或命令名。 envp：环境变量，可省略 Linux 创建线程 线程：一个进程内部的一个控制序列 每个进程都至少有一个执行线程 创建线程与 fork区别 fork: 当前进程的拷贝，有自己的变量和 PID，时间调度独立，执行几乎完全独立于父进程 新
8、线程： 有自己独立栈（有局部变量） 但与创建者共享全局变量，文件描述，信号句柄和当前状态等 线程优缺点 优点： 一般而言，线程创建以及线程之间的切换需要操作系统做的工作比进程少得多。 例子：编辑文档过程的多线程，一个线程负责用户输入和编辑，一个线程负责字数统计 缺点： 多线程程序因变量共享可能引发潜在错误，调试困难 pthread_creat int pthread_create( pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void*), void *arg) 参数 1. 该指针指向的变量中将被写入一个标识符
9、，用该 标识符来引用新线程 2. 设置线程属性，一般不用设为 null 3. 表示线程将要启动执行的函数 4. 该函数需要的参数 调用成功返回值为 0，否则返回错误代码 void pthread_exit(void *retval) 调用上面函数终止线程 返回一个指向某个对象的指针 注意：不能用它来返回一个指向局部变量的指针，因为线程调用该函数后，这个局部变量就不存在了 pthread_join int pthread_join( pthread_t th, void *thread_return) 等待线程结束，收集线程信息 参数 1.指定了将要等待结束的线程 参数 2. 是一个指针，指向了
10、一个指针，后者指向线程的返回值 例子 #include #include #include #include void *thread_function(void *arg); char message = “Hello world“; int main() int res; pthread_t a_thread; void *thread_result; res = pthread_create( if(res !=0)perror(“Thread creation failed“); exit(EXIT_FAILURE); printf(“Waiting for thread to fin
11、ishn“); res = pthread_join(a_thread, if(res !=0)perror(“Thread join failed“); exit(EXIT_FAILURE); printf(“Thread joined, it returned %sn“,(char*)thread_result); printf(“Message is now %sn“,message); exit(EXIT_SUCCESS); void *thread_function(void *arg) printf(“thread_function is running. Argument was
12、 %s n“,(char *)arg); sleep(3); strcpy(message,“Bye!“); pthread_exit(“Thank you for the CPU time“); 运行结果 Waiting for thread to finish. thread_function is running. Argument was Hello world Thread joined, it returned Thank you for the CPU time Message is now Bye! 编译须知： gcc -lpthread -o file file.c 随堂作业
13、 3.4 3.6 4.7 4.11 3.6 Fibonacci序列是一组： 0,1,1,2,3,5,8, fib0=0; fib1=1; fibn=fibn-1+fibn-2; 使用系统调用 fork()编写一个 C程序，它在其子程序中生成 Fibonacci序列，序列号码将会在命令行中提供。例如，如果提供的是 5， Fibonacci序列中的前 5个数将由子进程输出。由于父进程和子进程都有他们自己的数据副本，对子进程而言，输出序列式必要的。退出程序前，父进程调用 wait()调用来等待子进程结束。执行必要的错误检查以保证不会接受命令行传递来的负数号码。 4.11 Fibonacci序列是一组： 0,1,1,2,3,5,8, fib0=0; fib1=1; fibn=fibn-1+fibn-2; 使用 phtread多线程编程程序来生成 Fibonacci序列。程序应该这样工作：用户运行程序时，在命令行输入要产生 Fibonaci序列数，然后程序创建一个新的线程来产生 Fibonacci数，把这个序列放到线程共享的数据中（数组可能是一种最方便的数据结构）。当线程执行完成后，父线程将输出子线程产生的序列。由于在子线程结束前，父线程不能开始输出Fibonacci序列，因此，父线程需要等子线程结束
