淺析如何在c語言中調用Linux腳本

更新時間：2013年08月13日 09:39:47 作者：

如何在c語言中調用Linux腳本呢？下面小編就為大家詳細的介紹一下吧！需要的朋友可以過來參考下

一、引言
對于沒有接觸過Unix/Linux操作系統(tǒng)的人來說，fork是最難理解的概念之一：它執(zhí)行一次卻返回兩個值。fork函數(shù)是Unix系統(tǒng)最杰出的成就之一，它是七十年代UNIX早期的開發(fā)者經(jīng)過長期在理論和實踐上的艱苦探索后取得的成果，一方面，它使操作系統(tǒng)在進程管理上付出了最小的代價，另一方面，又為程序員提供了一個簡潔明了的多進程方法。與DOS和早期的Windows不同，Unix/Linux系統(tǒng)是真正實現(xiàn)多任務操作的系統(tǒng)，可以說，不使用多進程編程，就不能算是真正的Linux環(huán)境下編程。

多線程程序設計的概念早在六十年代就被提出，但直到八十年代中期，Unix系統(tǒng)中才引入多線程機制，如今，由于自身的許多優(yōu)點，多線程編程已經(jīng)得到了廣泛的應用。

下面，我們將介紹在Linux下編寫多進程和多線程程序的一些初步知識。

二、多進程編程
什么是一個進程？進程這個概念是針對系統(tǒng)而不是針對用戶的，對用戶來說，他面對的概念是程序。當用戶敲入命令執(zhí)行一個程序的時候，對系統(tǒng)而言，它將啟動一個進程。但和程序不同的是，在這個進程中，系統(tǒng)可能需要再啟動一個或多個進程來完成獨立的多個任務。多進程編程的主要內容包括進程控制和進程間通信，在了解這些之前，我們先要簡單知道進程的結構。

2.1 Linux下進程的結構
Linux下一個進程在內存里有三部分的數(shù)據(jù)，就是"代碼段"、"堆棧段"和"數(shù)據(jù)段"。其實學過匯編語言的人一定知道，一般的CPU都有上述三種段寄存器，以方便操作系統(tǒng)的運行。這三個部分也是構成一個完整的執(zhí)行序列的必要的部分。

"代碼段"，顧名思義，就是存放了程序代碼的數(shù)據(jù)，假如機器中有數(shù)個進程運行相同的一個程序，那么它們就可以使用相同的代碼段。"堆棧段"存放的就是子程序的返回地址、子程序的參數(shù)以及程序的局部變量。而數(shù)據(jù)段則存放程序的全局變量，常數(shù)以及動態(tài)數(shù)據(jù)分配的數(shù)據(jù)空間（比如用malloc之類的函數(shù)取得的空間）。這其中有許多細節(jié)問題，這里限于篇幅就不多介紹了。系統(tǒng)如果同時運行數(shù)個相同的程序，它們之間就不能使用同一個堆棧段和數(shù)據(jù)段。

2.2 Linux下的進程控制
在傳統(tǒng)的Unix環(huán)境下，有兩個基本的操作用于創(chuàng)建和修改進程：函數(shù)fork( )用來創(chuàng)建一個新的進程，該進程幾乎是當前進程的一個完全拷貝；函數(shù)族exec( )用來啟動另外的進程以取代當前運行的進程。Linux的進程控制和傳統(tǒng)的Unix進程控制基本一致，只在一些細節(jié)的地方有些區(qū)別，例如在Linux系統(tǒng)中調用vfork和fork完全相同，而在有些版本的Unix系統(tǒng)中，vfork調用有不同的功能。由于這些差別幾乎不影響我們大多數(shù)的編程，在這里我們不予考慮。

2.2.1 fork（）
fork在英文中是"分叉"的意思。為什么取這個名字呢？因為一個進程在運行中，如果使用了fork，就產(chǎn)生了另一個進程，于是進程就"分叉"了，所以這個名字取得很形象。下面就看看如何具體使用fork，這段程序演示了使用fork的基本框架：

復制代碼代碼如下:

void main()
{
    int i;
    if ( fork() == 0 ) 
    {
       /* 子進程程序 */
       for ( i = 1; i <1000; i ++ ) 
          printf("This is child process\n");
    }
    else 
    {
       /* 父進程程序*/
       for ( i = 1; i <1000; i ++ ) 
       printf("This is process process\n");
    }
}

程序運行后，你就能看到屏幕上交替出現(xiàn)子進程與父進程各打印出的一千條信息了。如果程序還在運行中，你用ps命令就能看到系統(tǒng)中有兩個它在運行了。

那么調用這個fork函數(shù)時發(fā)生了什么呢？fork函數(shù)啟動一個新的進程，前面我們說過，這個進程幾乎是當前進程的一個拷貝：子進程和父進程使用相同的代碼段；子進程復制父進程的堆棧段和數(shù)據(jù)段。這樣，父進程的所有數(shù)據(jù)都可以留給子進程，但是，子進程一旦開始運行，雖然它繼承了父進程的一切數(shù)據(jù)，但實際上數(shù)據(jù)卻已經(jīng)分開，相互之間不再有影響了，也就是說，它們之間不再共享任何數(shù)據(jù)了。它們再要交互信息時，只有通過進程間通信來實現(xiàn)，這將是我們下面的內容。既然它們如此相象，系統(tǒng)如何來區(qū)分它們呢？這是由函數(shù)的返回值來決定的。對于父進程， fork函數(shù)返回了子程序的進程號，而對于子程序，fork函數(shù)則返回零。在操作系統(tǒng)中，我們用ps函數(shù)就可以看到不同的進程號，對父進程而言，它的進程號是由比它更低層的系統(tǒng)調用賦予的，而對于子進程而言，它的進程號即是fork函數(shù)對父進程的返回值。在程序設計中，父進程和子進程都要調用函數(shù)fork（）下面的代碼，而我們就是利用fork（）函數(shù)對父子進程的不同返回值用if...else...語句來實現(xiàn)讓父子進程完成不同的功能，正如我們上面舉的例子一樣。我們看到，上面例子執(zhí)行時兩條信息是交互無規(guī)則的打印出來的，這是父子進程獨立執(zhí)行的結果，雖然我們的代碼似乎和串行的代碼沒有什么區(qū)別。

讀者也許會問，如果一個大程序在運行中，它的數(shù)據(jù)段和堆棧都很大，一次fork就要復制一次，那么fork的系統(tǒng)開銷不是很大嗎？其實UNIX自有其解決的辦法，大家知道，一般CPU都是以"頁"為單位來分配內存空間的，每一個頁都是實際物理內存的一個映像，象INTEL的CPU，其一頁在通常情況下是 4086字節(jié)大小，而無論是數(shù)據(jù)段還是堆棧段都是由許多"頁"構成的，fork函數(shù)復制這兩個段，只是"邏輯"上的，并非"物理"上的，也就是說，實際執(zhí)行fork時，物理空間上兩個進程的數(shù)據(jù)段和堆棧段都還是共享著的，當有一個進程寫了某個數(shù)據(jù)時，這時兩個進程之間的數(shù)據(jù)才有了區(qū)別，系統(tǒng)就將有區(qū)別的" 頁"從物理上也分開。系統(tǒng)在空間上的開銷就可以達到最小。

下面演示一個足以"搞死"Linux的小程序，其源代碼非常簡單：

復制代碼代碼如下:

void main()
{
   for( ; ; )
   {
     fork();
   }
}

這個程序什么也不做，就是死循環(huán)地fork，其結果是程序不斷產(chǎn)生進程，而這些進程又不斷產(chǎn)生新的進程，很快，系統(tǒng)的進程就滿了，系統(tǒng)就被這么多不斷產(chǎn)生的進程"撐死了"。當然只要系統(tǒng)管理員預先給每個用戶設置可運行的最大進程數(shù)，這個惡意的程序就完成不了企圖了。

2.2.2 exec( )函數(shù)族
下面我們來看看一個進程如何來啟動另一個程序的執(zhí)行。在Linux中要使用exec函數(shù)族。系統(tǒng)調用execve（）對當前進程進行替換，替換者為一個指定的程序，其參數(shù)包括文件名（filename）、參數(shù)列表（argv）以及環(huán)境變量（envp）。exec函數(shù)族當然不止一個，但它們大致相同，在 Linux中，它們分別是：execl，execlp，execle，execv，execve和execvp，下面我只以execlp為例，其它函數(shù)究竟與execlp有何區(qū)別，請通過manexec命令來了解它們的具體情況。

一個進程一旦調用exec類函數(shù)，它本身就"死亡"了，系統(tǒng)把代碼段替換成新的程序的代碼，廢棄原有的數(shù)據(jù)段和堆棧段，并為新程序分配新的數(shù)據(jù)段與堆棧段，唯一留下的，就是進程號，也就是說，對系統(tǒng)而言，還是同一個進程，不過已經(jīng)是另一個程序了。（不過exec類函數(shù)中有的還允許繼承環(huán)境變量之類的信息。）

那么如果我的程序想啟動另一程序的執(zhí)行但自己仍想繼續(xù)運行的話，怎么辦呢？那就是結合fork與exec的使用。下面一段代碼顯示如何啟動運行其它程序：

復制代碼代碼如下:

#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

char command[256];
void main()
{
   int rtn; /*子進程的返回數(shù)值*/
   while(1) {
       /* 從終端讀取要執(zhí)行的命令 */
       printf( ">" );
       fgets( command, 256, stdin );
       command[strlen(command)-1] = 0;
       if ( fork() == 0 ) {/* 子進程執(zhí)行此命令 */
          execlp( command, NULL );
          /* 如果exec函數(shù)返回，表明沒有正常執(zhí)行命令，打印錯誤信息*/
          perror( command );
          exit( errno );
       }
       else {/* 父進程，等待子進程結束，并打印子進程的返回值 */
          wait ( &rtn );
          printf( " child process return %d\n", rtn );
       }
   }
}

此程序從終端讀入命令并執(zhí)行之，執(zhí)行完成后，父進程繼續(xù)等待從終端讀入命令。熟悉DOS和WINDOWS系統(tǒng)調用的朋友一定知道DOS/WINDOWS也有exec類函數(shù)，其使用方法是類似的，但DOS/WINDOWS還有spawn類函數(shù)，因為DOS是單任務的系統(tǒng)，它只能將"父進程"駐留在機器內再執(zhí)行"子進程"，這就是spawn類的函數(shù)。WIN32已經(jīng)是多任務的系統(tǒng)了，但還保留了spawn類函數(shù)，WIN32中實現(xiàn)spawn函數(shù)的方法同前述 UNIX中的方法差不多，開設子進程后父進程等待子進程結束后才繼續(xù)運行。UNIX在其一開始就是多任務的系統(tǒng)，所以從核心角度上講不需要spawn類函數(shù)。

在這一節(jié)里，我們還要講講system（）和popen（）函數(shù)。system（）函數(shù)先調用fork（），然后再調用exec（）來執(zhí)行用戶的登錄 shell，通過它來查找可執(zhí)行文件的命令并分析參數(shù)，最后它么使用wait（）函數(shù)族之一來等待子進程的結束。函數(shù)popen（）和函數(shù) system（）相似，不同的是它調用pipe（）函數(shù)創(chuàng)建一個管道，通過它來完成程序的標準輸入和標準輸出。這兩個函數(shù)是為那些不太勤快的程序員設計的，在效率和安全方面都有相當?shù)娜毕?，在可能的情況下，應該盡量避免。

您可能感興趣的文章: