Реферат: Теория вычислительных процессов и структур

--PAGE_BREAK--



Рис. 2.1. Вызов fork
показывают, что следующим оператором, который выполняется родителем и потомком после вызова fork, является вызов printf. Другими словами, оба процесса А и В продолжают выполнение с той же точки кода программы, хотя процесс В и является новым процессом для системы. Поэтому сообщение Two выводится дважды.

Вызов fork не имеет аргументов и возвращает идентификатор процесса pid_t. Родитель и потомок отличаются значением переменной pid: в родительском процессе значение переменной pid будет ненулевым положительным числом, для потомка же оно равно нулю. Так как возвращаемые в родительском и дочернем процессе значения различаются, то программист может задавать различные действия для двух процессов.

Следующая короткая программа более наглядно показывает работу вызова fork и использование процесса:

#include <unistd.h>

main ()

{

pid_t pid; /*process-id вродительскомпроцессе*/

printf (“Пока всего один процесс\n”);

printf (“Вызов fork … \n”);

pid = fork (); /*Создание нового процесса */

if (pid = = 0)

printf (“Дочерний процесс\n”);

else if (pid > 0)

printf (“Родительский процесс, pid потомка %d\n, pid”);

else

printf (“Ошибка вызова fork, потомок не создан\n”);

}

Оператор if, следующий за вызовом fork, имеет три ветви. Первая определяет дочерний процесс, соответствующий нулевому значению переменной pid. Вторая задаёт действия для родительского процесса, соответствуя положительному значению переменной pid. Третья ветвь неявно соответствует отрицательному (а на самом деле равно –1) значению переменной pid, которое возвращается, если вызову fork не удаётся создать дочерний процесс. Это может означать, что вызывающий процесс попытался нарушить ограничения (например – число процессов одновременно выполняющихся и запущенных одним пользователем). В обоих случаях переменная errno содержит код ошибки EAGAIN. Обратите также внимание на то, что поскольку оба процесса, созданных программой, будут выполняться одновременно без синхронизации, то нет гарантии, что вывод родительского и дочернего процессов не будет смешиваться.

Для смены исполняемой программы можно использовать функции семейства exec. Основное отличие между разными функциями в семействе состоит в способе передачи параметров. Как видно из рис. 2.2, все эти функции выполняют один системный вызов execve.

<img width=«547» height=«228» src=«ref-1_747386888-3274.coolpic» v:shapes="_x0000_s1054 _x0000_s1055 _x0000_s1056 _x0000_s1057 _x0000_s1058 _x0000_s1059 _x0000_s1060 _x0000_s1061 _x0000_s1062 _x0000_s1063 _x0000_s1064 _x0000_s1065 _x0000_s1066">

Рис. 2.2. Дерево семейства вызовов exec

Все множество системных вызовов exec выполняет одну и ту же функцию: они преобразуют вызывающий процесс, загружая новую программу в его пространство памяти. Вызов exec не создает новый подпроцесс, который выполняется одновременно с вызывающим, а вместо этого новая программа загружается на место старой, поэтому успешный вызов exec не возвращает значения.

#include <unistd.h>

/* Для семейства вызовов execl аргументы должны быть списком, заканчивающимся NULL*/

/* Вызову execl нужно передать полный путь к файлу программы */

int execl (const char *path, const char *arg0,..., const char argn, (char *)0);

/* Вызову execlp нужно только имя файла */

int execlp (const char *file, const char *arg0,..., const char argn, (char *)0);

/* Для семейства вызовов execv нужно передать массив аргументов */

int execv (const char *path, char *const argv[]);

int execvp (const char *file, char *const argv[]);

Следующая программа использует вызов execl для запуска программы вывода содержимого каталога ls:

#include <unistd.h>

main()

{

printf (“Запускпрограммыls\n”);

execl (“/bin/ls”, “ls”, “-l”, (char*)0);

/* Если execl возвращает значение, то вызов был неудачным*/

perror(“Вызов execl не смог запустить программу ls”);

exit(1);

}

Работа этой программы показана на рис. 2.3.

<img width=«506» height=«220» src=«ref-1_747390162-3573.coolpic» v:shapes="_x0000_s1071 _x0000_s1070 _x0000_s1069 _x0000_s1068 _x0000_s1067 _x0000_s1073 _x0000_s1085 _x0000_s1084 _x0000_s1083 _x0000_s1082 _x0000_s1076 _x0000_s1081 _x0000_s1077 _x0000_s1075 _x0000_s1074 _x0000_s1080 _x0000_s1072 _x0000_s1079 _x0000_s1078">



Рис. 2.3. Вызов exec

Другие формы вызова exec упрощают задание списков параметров запуска загружаемой программы. Вызов execv принимает два аргумента: первый является строкой, которая содержит полное имя и путь к запускаемой программе. Второй аргумент является массивом строк. Первый элемент этого массива указывает на имя запускаемой программы (исключая префикс пути). Оставшиеся элементы указывают на все остальные аргументы программы. Следующий пример использует вызов execv для запуска той же программы ls, что и в предыдущем примере:

include <unistd.h>

main()

{

char * const av[]={“ls”, “-l”, (char *)0};

execv(“/bin/ls”, av);

/* Если мы оказались здесь, то произошла ошибка*/

perror(“execv failed”);

exit(1);

}

Функции execlp и execvp почти эквивалентны функциям execl и execv. Основное отличие – первый аргумент есть просто имя программы, а не полный путь к ней.

Системные вызовы fork и exec, объединенные вместе, представляют мощный инструмент для программиста. Благодаря ветвлению при использовании вызова exec во вновь созданном дочернем процессе программа может выполнять другую программу в дочернем процессе, не стирая себя из памяти. Следующий пример показывает, как это можно сделать:

include <unistd.h>

main()

{

pid_t pid;

switch (pid = fork()) {

case -1:

fatal(“Ошибкавызоваfork”);

break;

case 0:

/* Потомок вызывает exec */

execl (“/bin/ls”, “ls”, “-l”, (char *)0);

fatal(“Ошибкавызоваexec”);

break;

default:

/* Родительский процесс вызывает wait для приостановки */

/* работы до завершения дочернего процесса. */

wait ( (int *)0);

printf (“ Программа ls завершилась\n”);

exit (0);

}

}

Процедура fatal реализована следующим образом:

int fatal (char s)

{

perror (s);

exit (1);

}

Совместное использование fork и exec изображено на рис. 2.4.

Рисунок разбит на три части: До вызова fork, После вызова fork и После вызова exec. В начальном состоянии, До вызова fork, существует единственный процесс А и программный счетчик РС направлен на оператор fork, показывая, что это следующий оператор, который должен быть выполнен.

После вызова fork существует два процесса – А и В. Родительский процесс А выполняет системный вызов wait, что приведет к приостановке выполнения процесса А до тех пор, пока процесс В не завершится. В это время процесс В использует вызов execl для запуска на выполнение команды ls. Что происходит дальше, показано в части После вызова exec на рис. 2.4. Процесс В изменился и теперь выполняет программу ls. Программный счетчик процесса В установлен на первый оператор команды ls. Так как процесс А ожидает завершения процесса В, то положение его программного счетчика РС не изменилось.

<img width=«638» height=«552» src=«ref-1_747393735-9185.coolpic» v:shapes="_x0000_s1086 _x0000_s1087 _x0000_s1088 _x0000_s1089 _x0000_s1090 _x0000_s1091 _x0000_s1092 _x0000_s1093 _x0000_s1094 _x0000_s1095 _x0000_s1096 _x0000_s1097 _x0000_s1098 _x0000_s1099 _x0000_s1100 _x0000_s1101 _x0000_s1102 _x0000_s1103 _x0000_s1104 _x0000_s1105 _x0000_s1106 _x0000_s1107 _x0000_s1108 _x0000_s1109 _x0000_s1110 _x0000_s1111 _x0000_s1112 _x0000_s1113 _x0000_s1114 _x0000_s1115 _x0000_s1116 _x0000_s1117 _x0000_s1118 _x0000_s1119 _x0000_s1120 _x0000_s1121 _x0000_s1122 _x0000_s1123 _x0000_s1124 _x0000_s1125 _x0000_s1126 _x0000_s1127 _x0000_s1128 _x0000_s1129 _x0000_s1130 _x0000_s1131 _x0000_s1132">

      продолжение
--PAGE_BREAK--