操作系统实验指导书(4)

操作系统实验指导书

void exit(int status); 不像fork那么难理解，从exit的名字就能看出，这个系统调用是用来终止一个进程的。无论在程序中的什么位置，只要执行到exit系统调用，进程就会停止剩下的所有操作，清除包括PCB在内的各种数据结构，并终止本进程的运行。请看下面的程序： /* exit_test1.c */ #include main() { printf(\ exit(0); printf(\} 编译后运行： $gcc exit_test1.c -o exit_test1 $./exit_test1 this process will exit! 我们可以看到，程序并没有打印后面的\，因为在此之前，在执行到exit(0)时，进程就已经终止了。

exit系统调用带有一个整数类型的参数status，我们可以利用这个参数传递进程结束时的状态，比如说，该进程是正常结束的，还是出现某种意外而结束的，一般来说，0表示没有意外的正常结束；其他的数值表示出现了错误，进程非正常结束。我们在实际编程时，可以用wait系统调用接收子进程的返回值，从而针对不同的情况进行不同的处理。

exit和_exit

_exit在Linux函数库中的原型是： #include void _exit(int status); _exit()函数的作用最为简单：直接使进程停止运行，清除其使用的内存空间，并销毁其在内核中的各种数据结构；exit()函数则在这些基础上作了一些包装，在执行退出之前加了若干道工序，也是因为这个原因，有些人认为exit已经不能算是纯粹的系统调用。

exit()函数与_exit()函数最大的区别就在于exit()函数在调用exit系统调用之前要检查文件的打开情况，把文件缓冲区中的内容写回文件。

在Linux的标准函数库中，有一套称作―高级I/O‖的函数，我们熟知的printf()、fopen()、fread()、fwrite()都在此列，它们也被称作―缓冲I/O（buffered I/O）‖，其特征是对应每一个打开的文件，在内存中都有一片缓冲区，每次读文件时，会多读出若干条记录，这样下次读文件时就可以直接从内存的缓冲区中读取，每次写文件的时候，也仅仅是写入内存中的缓冲区，等满足了一定的条件（达到一定数量，或遇到特定字符，如换行符\\n和文件结束符EOF），再将缓冲区中的内容一次性写入文件，这样就大大增加了文件读写的速度，但也为我们编程带来了一点点麻烦。如果有一些数据，我们认为已经写入了文件，实际上因为没有满足特定的条件，它们还只是保存在缓冲区内，这时我们用_exit()函数直接将进程关闭，缓冲区中的数据就会丢失，反之，如果想保证数据的完整性，就一定要使用exit()函数。

请看以下例程：

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/* exit2.c */ #include main() { printf(\ printf(\ exit(0); } 编译并运行： $gcc exit2.c -o exit2 $./exit2 output begin content in buffer /* _exit1.c */ #include main() { printf(\ printf(\ _exit(0); } 编译并运行： $gcc _exit1.c -o _exit1 $./_exit1 output begin 在一个进程调用了exit之后，该进程并非马上就消失掉，而是留下一个称为僵尸进程（Zombie）的数据结构。在Linux进程的5种状态中，僵尸进程是非常特殊的一种，它已经放弃了几乎所有内存空间，没有任何可执行代码，也不能被调度，仅仅在进程列表中保留一个位置，记载该进程的退出状态等信息供其他进程收集。

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/* zombie.c */ #include #include main() { pid_t pid; pid=fork(); } if(pid<0) /* 如果出错 */ printf(\else if(pid==0) /* 如果是子进程 */ exit(0); else /* 如果是父进程 */ sleep(60); /* 休眠60秒，这段时间里，父进程什么也干不了 */ wait(NULL); /* 收集僵尸进程 */ sleep的作用是让进程休眠指定的秒数，在这60秒内，子进程已经退出，而父进程正忙着睡觉，不可能对它进行收集，这样，我们就能保持子进程60秒的僵尸状态。

编译这个程序： $ cc zombie.c -o zombie 后台运行程序，以使我们能够执行下一条命令 $ ./zombie & [1] 1577 列一下系统内的进程 $ ps -ax ... ... 1177 pts/0 S 0:00 -bash 1577 pts/0 S 0:00 ./zombie 1578 pts/0 Z 0:00 [zombie ] 1579 pts/0 R 0:00 ps -ax 系统调用exit，它的作用是使进程退出，但也仅仅限于将一个正常的进程变成一个僵尸进程，并不能将其完全销毁。僵尸进程虽然对其他进程几乎没有什么影响，不占用CPU时间，消耗的内存也几乎可以忽略不计，但有它在那里呆着，还是让人觉得心里很不舒服。而且Linux系统中进程数目是有限制的，在一些特殊的情况下，如果存在太多的僵尸进程，也会影响到新进程的产生。那么，我们该如何来消灭这些僵尸进程呢？

僵尸进程的概念是从UNIX上继承来的。僵尸进程中保存着很多对程序员和系统管理员非常重要的信息，首先，这个进程是怎么死亡的？是正常退出呢，还是出现了错误，还是被其它进程强迫退出的？其次，这个进程占用的总系统CPU时间和总用户CPU时间分别是多少？发生页错误的数目和收到信号的数目。这些信息都被存储在僵尸进程中，试想如果没有

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僵尸进程，进程一退出，所有与之相关的信息都立刻归于无形，而此时程序员或系统管理员需要用到，就不行了。

如何收集这些信息，并终结这些僵尸进程呢？就要靠waitpid调用和wait调用。这两者的作用都是收集僵尸进程留下的信息，同时使这个进程彻底消失。

4、wait和waitpid wait的函数原型是： #include /* 提供类型pid_t的定义 */ #include pid_t wait(int *status) 进程一旦调用了wait，就立即阻塞自己，由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出，如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程，wait就会收集这个子进程的信息，并把它彻底销毁后返回；如果没有找到这样一个子进程，wait就会一直阻塞在这里，直到有一个出现为止。

参数status用来保存被收集进程退出时的一些状态，它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何死掉的毫不在意，只想把这个僵尸进程消灭掉，我们就可以设定这个参数为NULL，就象下面这样： pid = wait(NULL); 如果成功，wait会返回被收集的子进程的进程ID，如果调用进程没有子进程，调用就会失败，此时wait返回-1。 /* wait1.c */ #include #include #include #include main() { pid_t pc,pr; pc=fork(); } if(pc<0) /* 如果出错 */ printf(\else if(pc==0){ /* 如果是子进程 */ printf(\ } sleep(10); /* 睡眠10秒钟 */ else{ /* 如果是父进程 */ pr=wait(NULL); /* 在这里等待 */ printf(\} exit(0); 编译并运行: $ cc wait1.c -o wait1 $ ./wait1

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This is child process with pid of 1508 I catched a child process with pid of 1508 参数status

如果参数status的值不是NULL，wait就会把子进程退出时的状态取出并存入其中，这是一个整数值（int），指出了子进程是正常退出还是被非正常结束的（一个进程也可以被其他进程用信号结束），以及正常结束时的返回值，或被哪一个信号结束的等信息。由于这些信息被存放在一个整数的不同二进制位中，所以用常规的方法读取会非常麻烦，人们就设计了一套专门的宏（macro）来完成这项工作，下面我们来学习一下其中最常用的两个：

1．WIFEXITED(status) 这个宏用来指出子进程是否为正常退出的，如果是，它会返回一个非零值。

（请注意，虽然名字一样，这里的参数status并不同于wait唯一的参数--指向整数的指针status，而是那个指针所指向的整数。）

2．WEXITSTATUS(status) 当WIFEXITED返回非零值时，我们可以用这个宏来提取子进程的返回值，如果子进程调用exit(5)退出，WEXITSTATUS(status)就会返回5；如果子进程调用exit(7)，WEXITSTATUS(status)就会返回7。请注意，如果进程不是正常退出的，也就是说，WIFEXITED返回0，这个值就毫无意义。 /* wait2.c */ #include #include #include main() { int status; pid_t pc,pr; pc=fork(); }

if(pc<0) /* 如果出错 */ printf(\else if(pc==0){ /* 子进程 */ printf(\ } exit(3); /* 子进程返回3 */ else{ /* 父进程 */ pr=wait(&status); } if(WIFEXITED(status)){ /* 如果WIFEXITED返回非零值 */ printf(\ printf(\}else /* 如果WIFEXITED返回零 */ printf(\20