Vytváření nových procesů v jazyce C

Vznik nových procesů je v unixových systémech spojen se dvěma funkcemi – fork() a exec(). Nejprve se blíže podíváme na rodinu funkcí exec, kterých je několik. Liší se způsobem, jakým jsou jim předávány parametry, možnostmi v zadávání parametrů a způsobem spuštění nového procesu. Jejich společným principem je nahrazení právě vykonávaného programu programem jiným, který je načten do stejného paměťového prostoru. Tím dojde k plnému nahrazení běžícího programu. Zachován zůstane PCB (Process Control Block), tj. např. PID (Process IDentification), práva souboru a také otevřené soubory a proměnné prostředí. Při volání funkce exec je potřeba na tyto okolnosti dávat pozor. Nejčastější chybou bývají zapomenuté otevřené deskriptory souborů nebo nežádoucí proměnné prostředí.

V následujícím příkladu je použita funkce execl(), která vyžaduje, aby spouštěný program byl zadán s plnou cestou a je možné předávat přepínače a parametry jako na příkazovém řádku v shellu.

    1  #include <stdio.h>
    2  #include <unistd.h>
    3  int main ()
    4  {
    5    int ret;
    6    printf("Start... execl /bin/ls\n");
    7    ret = execl ("/bin/ls", "ls", "-l", (char *)0);
    8    printf("Chyba: navrat uz nebude\n");
    9    return 1;
   10  }

Další příklad používá funkci execle(), která umožňuje nastavit proměnné prostředí. Nedojde tedy k dědění proměnných prostředí z rodiče, což může být užitečné v případech, kdy by mohlo dojít k nežádoucímu ovlivnění nově spuštěného programu. Na řádku 6 jsou připravené proměnné prostředí HOME a LOGNAME. Pomocí funkce execle se následně spustí příkaz printenv, který vypíše všechny proměnné prostředí. Po spuštění programu budou ve výpisu jen výše zmíněné 2 proměnné HOME a LOGNAME. Pokud byste zkusili stejný příkaz spustit v předchozím příkladu, bude vypsáno nepoměrně více proměnných prostředí, které jsou při použití execl zděděny od rodiče.

    1  #include <stdio.h>
    2  #include <unistd.h>
    3  int main ()
    4  {
    5    int ret;
    6    char *env[] = { "HOME=/usr/home", "LOGNAME=home", (char *)0 };
    7    printf("Start... exec /usr/bin/printenv\n");
    8    ret = execle ("/usr/bin/printenv", (char *)0, env);
    9    printf("Chyba: navrat uz nebude\n");
   10    return 1;
   11  }

Funkce fork slouží k vytvoření procesu potomka, který je identický s rodičem. Rozlišení mezi rodičem a potomkem je možné pomocí testování návratového kódu funkce fork. Rodič získá po návratu funkce PID procesu potomka. Potomek získá jako návratový kód 0 (nulu), protože si může zjistit svoje PPID (Parent PID, tj. číslo procesu rodiče) pomocí funkce getppid() (není potřeba žádný parametr).

V níže uvedeném programu se řádky 12 až 15 budou provádět jen v procesu potomka a řádky 17 až 24 jen v rodičovském procesu, přičemž kód na řádcích 17 až 18 bude proveden jen v případě neúspěchu funkce fork. Neúspěšný návrat z funkce fork nastane pouze v neobvyklých případech, například při vyčerpání povoleného množství procesů pro přihlášeného uživatele nebo při celkovém zahlcení celého systému (například z důvodu vyčerpání dostupné paměti, vyčerpání maximálního počtu současně spustitelných procesů a podobně).

    1  #include <stdlib.h>
    2  #include <stdio.h>
    3  #include <unistd.h>
    4  #include <sys/types.h>
    5  #include <sys/wait.h>
    6  int main ()
    7  {
    8    pid_t pid;
    9    int retcode;
   10    pid = fork();
   11    if (pid == 0) {
   12      printf("Potomek...\n");
   13      sleep(1);
   14      printf("Potomek skoncil\n");
   15      exit(99);
   16    } else if (pid < 0) {
   17      printf("Fork selhal\n");
   18      exit(2);
   19    } else {
   20      printf("Rodic zna PID potomka: %d...a ceka na jeho konec\n",pid);
   21      wait(&retcode);
   22      printf("Potomek skoncil s kodem: %d\n",WEXITSTATUS(retcode));
   23      printf("Rodic konci\n");
   24      exit(3);
   25    }
   26    exit(1);
   27  }