UNIX基礎知識之程式和程序

程式（program）是存放在磁碟上、處於某個目錄中的乙個可執行檔案。使用6個exec函式中的乙個由核心將程式讀入儲存器，並使其執行。

程式的執行例項被稱為程序（process）。某些作業系統使用任務（task）表示正在執行的程式。

unix系統確保每個程序都有乙個唯一的數字識別符號，稱為程序id（process id）。程序id總是乙個非負整數。

程式清單1-4 列印程序id

[root@localhost unix_env_advance_prog]# cat prog1-4
.c#include 
"apue.h
"int
main(
void
)

編譯後執行：

[root@localhost unix_env_advance_prog]# ./prog1-4

hello world

from process id 23987

[root@localhost unix_env_advance_prog]# ./prog1-4

hello world

from process id 23988

此程式執行時，它呼叫函式getpid得到其程序id。

有三個用於程序控制的主要函式：fork、exec和waitpid。（exec有六種變體，但經常把它們統稱為exec函式。）

程式清單1-5 從標準輸入讀入命令並執行（類shell程式的簡化實現）：

[root@localhost unix_env_advance_prog]# cat prog1-5
.c#include 
"apue.h
"#include 
intmain(
void
)                
else
if(pid == 0)  /*
child 
*/                
/*parent 
*/if((pid = waitpid(pid, &status, 0)) < 0
)                        err_sys(
"waitpid error");
printf(
"%% ");
}exit(0);
}

編譯後執行：

[root@localhost unix_env_advance_prog]# ./prog1-5

%lsapue.h makefile prog1-1.c prog1-2.c prog1-3.c prog1-4.c prog1-5

.cerror.c prog1-1 prog1-2 prog1-3 prog1-4 prog1-5

用標準i/o函式fgets從標準輸入一次讀一行，當鍵入檔案結束符（通常是ctrl+d）作為行的第1個字元時，fgets返回乙個null指標，於是終止迴圈，程序也就終止。

因為fgets返回的每一行都以換行符終止，後隨乙個null位元組，故用標準c函式strlen計算此字串的長度，然後用乙個null位元組替換換行符。這樣做是因為execlp函式要求引數以null而不是以換行符結束。

呼叫fork建立乙個新程序。新程序是呼叫程序的複製品，我們稱呼叫程序為父程序，新建立的程序為子程序。fork向父程序返回新子程序的程序id（非負），對子程序則返回0。因為fork建立乙個新程序，所以說它被呼叫一次（由父程序），但返回兩次（分別在父程序及子程序中）。

在子程序中，呼叫execlp以執行從標準輸入讀入的命令。這就用新的程式檔案替換了子程序原先執行的程式檔案。fork和跟隨其後的exec兩者的組合是某些作業系統所稱道產生（spawn）乙個新程序。在unix系統中，這兩個部分相互分隔，構成兩個函式。

子程序呼叫execlp執行新程式檔案，而父程序希望等待子程序終止，這一要求由呼叫waitpid實現，其引數指定要等待的程序（在這裡，pid引數是子程序id）。waitpid函式返回子程序的終止狀態（status變數）。如果需要，可以使用status變數的值準確地判定子程序是因何終止的。

小知識：^d表示乙個控制字元。控制字元是特殊字元，其形成方法是：在鍵盤上按下控制鍵——通常被標記為control或ctrl，同時按另乙個鍵。control-d或^d是預設的檔案結束符。

通常，乙個程序只有乙個控制線程（thread），同一時刻只執行一組機器指令。對於某些問題，如果不同部分各使用乙個控制線程，那麼整個問題解決起來就容易很多。另外，多個控制線程也能充分利用多處理器系統的並行性。

在乙個程序內的所有執行緒共享同一位址空間、檔案描述符、棧以及與程序相關的屬性。因為它們能訪問同一儲存區，所以各執行緒在訪問共享資料時需要採取同步措施以避免不一致性。

與程序相同，執行緒也用id標識。但是，執行緒id只在它所屬程序內起作用。乙個程序中的執行緒id在另乙個程序中並無意義。當在乙個程序中對多個執行緒進行操作時，我們用執行緒id引用相應的執行緒。

控制線程的函式與控制程序的函式類似，但另有一套。在程序模型建立很久之後，執行緒模型才被引入到unix系統中，這兩個模型之間存在複雜的相互作用。

本篇博文內容摘自《unix環境高階程式設計》（第二版），僅作個人學習記錄所用。關於本書可參考：。

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