liunx进程函数汇总(包含管道、共享内存、消息队列、信号)

liunx进程函数汇总

fork函数

• 函数功能：创建子进程
• 头文件：
  1. #include
• 函数原型

int  fork(void);

• 返回值：函数的奇妙之处在于调用一次，返回两次，可能有3种不同的返回值

  1. 成功：父进程中，fork返回新创建的子进程的PID

     ​ 子进程中，fork返回0

  2. 失败：返回-1

vfork函数

• 函数功能：创建子进程
• 头文件：
  1. #include
  2. #include
• 函数原型

int  vfork(void);

• 返回值：
  1. 成功：
     • 父进程中，fork返回新创建的子进程的PID
     • 子进程中，fork返回0
  2. 失败：返回-1

fork与vfork区别：

• fork: 子进程拷贝父进程的数据段,代码段

• vfork: 子进程与父进程共享数据段和堆栈空间，所以子进程对变量修改和父进程会同步。

• fork: 子进程和父进程运行次序不固定，由系统调度决定

• vfork: 子进程会先于父进程运行

exit函数与_exit函数

• 函数功能：退出、终止程序
• 头文件
  1. #include
  2. #include
• 函数原型

void exit(int status);
void _exit(int status);

• 形参：
  1. status：退出码/退出状态值
• 返回值：无

exit与_exit函数区别exit相对于_exit 会多一个缓冲区清理的工作

getpid函数

• 函数功能：获取当前进程ID
• 头文件
  1. #include
  2. #include
• 函数原型

pid_t getpid(void);

• 返回值：(此函数不会出错)
  1. 成功：返回当前进程ID

getppid函数

• 函数功能：获取当前进程ID
• 头文件
  1. #include
  2. #include
• 函数原型

pid_t getppid(void);

• 返回值：(此函数不会出错)
  1. 成功：返回当前进程的父进程ID

wait函数

• 函数功能：阻塞父进程，直到某个子进程退出

• 头文件：

  1. #include

  2. #include

• 函数原型

pid_t wait(int *status);

• 形参：

  1. *status：获取子进程结束状态值，获取到status后用 WEXITSTATUS(status) 来转换子进程退出时的退出码

     对于转换就是返回值%0377(八进制数)等效于于对256取余

• 返回值

  1. 成功：返回退出子进程的ID
  2. 失败：返回-1

waitpid函数

• 函数功能：阻塞调用进程，直到某个子进程退出

• 头文件：

  1. #include

  2. #include

• 函数原型

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

• 形参：

  1. pid：欲等待的子进程识别码

     参数值	说明
     pid<-1	等待进程组号为pid绝对值的任何子进程。
     pid=-1	等待任何子进程，此时的waitpid()函数就退化成了普通的wait()函数。
     pid=0	等待进程组号与目前进程相同的任何子进程，也就是说任何和调用waitpid()函数的进程在同一个进程组的进程。
     pid>0	等待进程号为pid的子进程。

  2. *status：保存子进程的状态信息，有了这个信息父进程就可以了解子进程为什么会退出，是正常退出还是出了什么错误

     宏名	说明
     WIFEXITED(status)	如果子进程正常结束，它就返回真；否则返回假。
     WEXITSTATUS(status)	如果WIFEXITED(status)为真，则可以用该宏取得子进程exit()返回的结束代码。
     WIFSIGNALED(status)	如果子进程因为一个未捕获的信号而终止，它就返回真；否则返回假。
     WTERMSIG(status)	如果WIFSIGNALED(status)为真，则可以用该宏获得导致子进程终止的信号代码。
     WIFSTOPPED(status)	如果当前子进程被暂停了，则返回真；否则返回假。
     WSTOPSIG(status)	如果WIFSTOPPED(status)为真，则可以使用该宏获得导致子进程暂停的信号代码。

  3. options：控制waitpid()函数的行为。如果不想使用这些选项，则可以把这个参数设为0。

     参数	说明
     WNOHANG	如果pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数立即返回0，而不是阻塞在这个函数上等待；如果结束了，则返回该子进程的进程号。
     WUNTRACED	如果子进程进入暂停状态，则马上返回。

• 返回值

  1. 成功：返回退出子进程的ID
  2. 失败：返回-1

• 示例：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main()
{
    pid_t pid, childpid;
    int status = 0;
    pid = fork();
    if (pid < 0)
        printf("Error occured on forking.\n");
    else if (pid == 0)    //子进程
    {
        sleep(3);   //换成3s，然后kill -9 子进程pid
        exit(0);
    }   
    else                    //父进程
    {
        //返回后继续执行父进程的代码段
    }
    printf("pid:%d\n",pid); //打印子进程id

    do
    {
        childpid = waitpid(pid, &status, WNOHANG);
        if (childpid == 0)
        {
            printf("No child exited,ret = %d\n", childpid);
            sleep(1);
        }
    } while (childpid == 0);
    if (WIFEXITED(status))
        printf("正常退出:%d\n",childpid);
    if(WIFSIGNALED(status) && WTERMSIG(status) == SIGKILL)
        printf("被SIGKILL信号结束\n");
}

execv函数

进程程序替换

​ 正在执行的进程本身的pcb,mm_struct，页表等信息不会发生改变，仅仅把一个新的程序代码和数据替换了原来进程的代码和数据；这就是进程程序的替换；进程程序替换并不会创建新的进程，它只会加载程序的代码和数据，去替换原来的进程

• 函数功能：path或者file所指定的进程地址空间替换调用进程的地址空间
• 头文件：
  1. #include
• 函数原型

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[]);

• 形参
  1. path：可执行文件的路径
  2. arg(多个参数)：可执行程序所带的参数，第一个参数为可执行文件名字，arg必须以NULL结束
  3. file：如果参数file中包含路径，则就从此路径查找，否则就按 PATH环境变量，在它所指定的各目录中搜寻可执行文件。
  4. envp[]:自己组装键值对的格式参数并传入
• 返回值：
  1. 成功：无返回
  2. 失败：返回-1

进程间通信函数

pipe函数(无名管道)

• 函数功能：创建匿名管道
• 头文件：
  1. #include
• 函数原型

int pipe(int fd[2]);
//实例
int fd[2] = {0};
int r = pipe(fd);

• 形参：
  1. fd：管道描述符；若创建后
     • fd[0]表示读端
     • fd[1]表示写端
• 返回值
  1. 成功：返回0
  2. 失败：返回-1

mkfifo函数(有名管道)

• 函数功能：创建一个命名管道
• 头文件：
  1. #include
  2. #include
• 函数原型

int  mkfifo(const char* pathname,mode_t mode);

• 形参：
  1. pathname：创建FIFO文件路径和文件名
  2. mode：FIFO文件权限
• 返回值
  1. 成功：返回0
  2. 失败：返回-1

shmget函数(共享内存)

• 函数功能：得到一个共享内存的描述符，创建一个共享内存对象并返回标识符
• 头文件：
  1. #include
  2. #include
• 函数原型

int  shmget(key_t key,size_t size,int shmflg);

• 形参：

  1. key：通常是ftok函数返回的PID

     • ftok函数

     key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
     //pathname：可访问的路径；proj_id：就是PID可指定任意整型数据也可使用getpid（）
     

  2. size：创建共享内存大小，以字节为单位

  3. shmflg

     • IPC_CREAT:创建共享内存若存在则返回其PID
     • IPC_CREAT|IPC_EXCL:检查并创建，若存在返回-1

• 返回值

  1. 成功：返回内存表示符PID
  2. 失败：返回-1

shmat函数(共享内存)

• 函数功能：连接共享内存，成功后会将共享内存映射到调用进程的地址空间
• 头文件
  1. #include
  2. #include
• 函数原型

void*  shmat(int shmid,const void* shmaddr,int shmflg);

• 形参
  1. shmid：共享内存表示符PID
  2. shmaddr：指定共享内存映射到地址空间什么位置，若为NULL则内核自己决定
  3. shmflg：0是可读可写
• 返回值
  1. 成功：返回已链接的地址
  2. 失败：返回 (void*)-1;

shmdt函数(共享内存)

• 函数功能：断开之前链接的共享内存
• 头文件
  1. #include
  2. #include
• 函数原型

int  shmdt(const void* shmaddr);

• 形参
  1. shmaddr：需要断开的共享内存的首地址
• 返回值
  1. 成功：返回0
  2. 失败：返回-1

shmdt函数(共享内存)

• 函数功能：断开之前连接的共享内存
• 头文件
  1. #include
  2. #include
• 函数原型

int shmdt(const void* shmaddr);

• 形参
  1. shmaddr：连接的共享内存的起始地址
• 返回值
  1. 成功：返回0
  2. 失败：返回-1

shmctl函数(共享内存)

• 函数功能：控制共享内存的运行
• 头文件
  1. #include
  2. #include
• 函数原型

int  shmctl(int shmid,int cmd, struct shmid_ds *buf);

• 形参

  1. shmid：共享内存的标识符PID
  2. cmd：操作模式

  名称	说明
  IPC_STAT	将共享内存的信息复制到buf
  IPC_SET	将buf中的数据共享到内存信息
  IPC_RMID	删除共享内存
  IPC_LOCK	不让共享内存置换到SWAP
  IPC_UNLOCK	允许共享内存置换到SWAP

  IPC_LOCK和IPC_UNLOCK只有root可以使用

  3. buf：指向struct shmid ds 结构体的指针

• 返回值

  1. 成功：返回0
  2. 失败：返回-1

//buf指向的结构体原型
/usr/include/linux/shm.h struct shmid_ds
{
    struct ipc_perm shm_perm;    /* 操作权限 */
    int shm_segsz;               /* 共享内存大小 (bytes) */
    __kernel_time_t shm_atime;   /* 最近映射的时间 */
    __kernel_time_t shm_dtime;   /* 最近断开的时间 */
    __kernel_time_t shm_ctime;   /* 最近改变结构数据时间 */
    __kernel_ipc_pid_t shm_cpid; /* 创建共享内存的进程ID */
    __kernel_ipc_pid_t shm_lpid; /*最新操作共享内存的进程ID */
    unsigned short shm_nattch;   /*当前映射到该段的进程的个数 */
    unsigned short shm_unused;   /* compatibility */
    void *shm_unused2;           /* ditto - used by DIPC */
    void *shm_unused3;           /* 系统预留 */
};

msgget函数(消息队列)

• 函数功能：获取/创建一个消息队列
• 头文件：
  1. #include
  2. #incude <>sys/msg.h>
  3. #include
• 函数原型

int msgget(key_t key,int msgflg);

• 形参

  1. key：是一个键值，用于标识消息队列。可以指定也可以通过ftok函数计算获得

     //将指定的文件，和整数标识符转换成key_t类型的数据
     key_t ftok(const char *pathname, int proj_id)；
     //pathnam：指定的文件/路径
     //proj_id：整数标识符
     

  2. msgflg：消息队列建立标志和存储权限

     • IPC_CREAT:若不存在则创建；若存在则获取消息队列的id
     • IPC_EXCL：若不存在则创建；若存在产生错误并返回

• 返回值：

  1. 成功：返回消息队列标识符
  2. 失败：返回-1

msgsnd函数(消息队列)

//消息队列结构体
struct msgbuf
{
    long mtype;    /* 区分消息队列 */
    char mtext[1]; /* 需要发送的数据 */
};

• 函数功能：发送信息，把一条消息添加到消息队列里去
• 头文件
  1. #include
  2. #include
  3. #include
• 函数原型

int msgsnd(int msgid,const void* msgp,size_t msgsz,int msgflg);

• 形参
  1. msgid：消息队列标识符；msgget函数返回的消息队列标识码
  2. msgp：是指针，指针指向准备发送的消息的结构体
  3. msgsz：要发送消息的实际数据长度
  4. msgflg：权限，0表示读写
• 返回值
  1. 成功：返回0
  2. 失败：返回-1

msgrcv函数(消息队列)

• 函数功能：从消息队列中读取消息
• 头文件
  1. #include
  2. #include
  3. #include
• 函数原型

size_t  msgrcv(int msgid, void* msgp,size_t msgsz,long msgtype,int msgflg);

• 形参
  1. msgid：消息队列标识符；msgget函数返回的消息队列标识码
  2. 是一个指针，指针指向准备接收的消息
  3. msgsz：发送结构体中除了long 的大小
  4. msgtype：区分消息队列(当发送和接收的数字一样才可以实现数据传递)
  5. msgflg：类似权限可以写0表示读写
• 返回值：
  1. 成功：返回实际放到缓冲区的字符个数
  2. 失败：返回-1

msgctl函数(消息队列)

• 函数功能：控制消息队列
• 头文件
  1. #include
  2. #include
  3. #include
• 函数原型

int  msgctl(int msgid,int cmd, struct msqid_ds *buf);

• 形参

  1. msgid：消息队列标识符；msgget函数返回的消息队列标识码

  2. cmd：操作模式

名称	说明
IPC_STAT	将消息队列信息复制到buf
IPC_SET	将buf信息复制到消息队列
IPC_RMID	删除消息队列
IPC_INFO	获取消息队列的limit信息

3. *buf：指向struct_msgid_ds 结构体的指针

   //struct_msgid_ds结构体
   / usr / include / linux / msg.h struct msqid_ds
   {
       struct ipc_perm msg_perm;  /*操作权限结构 */
       time_t msg_stime;          /*最后发送时间*/
       time_t msg_rtime;          /*最后接收时间*/
       time_t msg_ctime;          /*消息队列最后修改时间*/
       unsigned long _msg_cbytes; /*队列中当前字节数*/
       msgqnum_t msg_qnum;        /*队列中消息数*/
       msglen_t msg_qbytes;       /*队列可容纳的最大字节数*/
       pid_t msg_lspid;           /*最后发送消息的进程号*/
       pid_t msg_lrpid;           /*最后接收消息的进程号*/
   };
   

• 返回值

  1. 成功：返回0
  2. 失败：返回-1

signal函数(信号函数)

• 函数功能：用于捕获信号，可指定信号处理方式
• 头文件
  1. #include
• 函数原型

void (*signal(int sig, void (*func)(int)))(int);

• 形参
  1. signum：指明了所要处理的信号类型
  2. func：函数指针描述与信息关联的动作
• 返回值
  1. 成功：返回先前的信号处理函数指针
  2. 失败：返回SIG_ERR(-1)

raise函数(信号函数)

• 函数功能：指定信号发送给自身
• 头文件
  1. #include
• 函数原型

int raise(int sig);

• 形参
  1. sig：指定的信号ID
• 返回值
  1. 成功：返回0
  2. 失败：返回-1

kill函数(信号函数)

• 函数功能：将指定信号通过进程PID发送给指定进程
• 头文件
  1. #include
  2. #include
• 函数原型

int kill(pid_t pid,int sig);

• 形参

  1. pid：进程描述符(pid)

     参数	描述
     pid>0	将信号发送给进程ID为pid 的进程。
     pid=0	将信号发送给和当前进程相同进程组的所有进程；
     pid=-1	将信号广播发送给系统内所有的进程；
     pid<-1	将信号发送给进程组号为pid绝对值的所有进程

  2. sig：信号ID

• 返回值

  1. 成功：返回0
  2. 失败：返回-1

sigprocmask函数(信号函数)

• 函数功能：阻塞或解除阻塞一个或多个信号

  阻塞的概念和忽略信号是不同的。操作系统在信号被进程解除阻塞之前不会讲信号传递出去，被阻塞的信号也不会影响进程的行为，信号只是暂时被阻止传递。当进程忽略一个信号时，信号会被传递出去但进程会将信号丢弃。

• 头文件

  1. #include

• 函数原型

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);

• 形参

  1. how：操作方式

     参数	说明
     SIG_BLOCK	把 set指向的信号集中的信号添加到当前信号屏蔽字中。
     SIG_UNBLOCK	从当前信号屏蔽字中移除 set指向的信号集中的信号。
     SIG_SETMASK	用 set指向的信号集替换当前信号屏蔽字。

  2. *set：指向需要修改的信号集替换当前信号屏蔽

  3. oldset：原有的信号集，可以设置为NULL

• 返回值

  1. 成功：返回0
  2. 失败：返回-1

sigqueue函数(信号函数)

• 函数功能：给指定进程发送信号，并携带数据
• 头文件
  1. #include
• 函数原型

int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);

• 形参

  1. pid：目标程序描述符(pid)

  2. sig：需要发送的信号

  3. value：携带的数据

     union sigval
     {
         int sival_int;
         void *sival_ptr;
     };
     

• 返回值

  1. 成功：返回0
  2. 失败：返回-1

sigaction函数 (信号函数)

• 函数功能：检查或修改与指定信号相关联的处理动作
• 头文件
  1. #include
• 函数原型

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);

• 形参

1. signum：需要捕获的信号

2. *act：信号处理方式

struct sigaction
{
   void (*sa_handler)(int);
   void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
   sigset_t sa_mask;
   int sa_flags;
   void (*sa_restorer)(void);
}

3. *oldact：原处理方式

• 返回值
  1. 成功：返回0
  2. 失败：返回-1