本文學習Linux環境下的多程序程式設計，在我之前的文章裡已經講過程序與執行緒。本文，再簡單講一下程序的概念，方便接下來的學習。

    程序定義：程序是一個具有一定獨立功能的程式的一次執行活動。

    程序狀態圖：

    當一個程序剛建立時一般處於就緒態，當就緒態的程序經過排程程式的排程將會佔有CPU，這時候就會處於執行態，程序的執行過程中進行I/O操作，想要從裝置讀取資料，而此時又無資料可讀，這是程序有執行態轉換為阻塞態，當有資料來之後，I/O操作完成，程序又由阻塞態轉變為就緒態。

程序 ID

    程序 ID（PID）：標識程序的唯一數字

    父程序的 ID（PPID）

    啟動程序的使用者 ID（UID）

程序互斥

    程序互斥是指當有若干程序都要使用某一共享資源時，任何時刻最多允許一個程序使用，其他要使用該資源的程序必須等待，直到佔有該資源者釋放了該資源為止。

臨界資源

    作業系統中將一次只允許一個程序訪問的資源稱為臨界資源。

臨界區

    程序中訪問臨界資源的那段程式程式碼稱為臨界區。為實現對臨界資源的互斥訪問，應保證諸程序互斥地進入進入各自的臨界區。

程序同步

    一組併發程序按一定的順序執行的過程稱為程序間的同步。具有同步關係的一組併發程序稱為合作程序，合作程序間互相傳送的訊號稱為訊息或事件。

程序排程

    概念：按一定演算法，從一組待執行的程序中選出一個來佔有CPU執行時間。

    排程方式：搶佔式和非搶佔式。

    排程演算法：先來先服務排程演算法，短程序優先排程演算法，高優先順序優先排程演算法，時間片輪轉演算法。

獲取程序 ID

    獲取本程序 ID：pid_t getpid(void)

    獲取父程序 ID：pid_t getppid(void)

    示例程式碼：  

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

int main()
{
	printf("PID=%d\n",getpid());
	printf("PPID=%d\n",getppid());
	return 0;
}

    需要包含標頭檔案：#include<unistd.h>

    函式呼叫：pid_t fork(void)

    函式功能：建立子程序。fork 被呼叫一次，返回兩次，它可能有三種不同的返回值：1.在父程序中，fork 返回新建立的子程序的 PID；2.在子程序中，fork 返回0；3.如果出現錯誤，fork 返回一個負值。

    示例程式碼： 

int main()
{
	pid_t child;
	/* 建立子程序 */
	if((child=fork())==-1)
	{
		printf("Fork Error : %s\n", strerror(errno));
		exit(1);
	}
	else 
	{
		if(child==0) // 子程序
		{
			printf("I am the child: %d\n", getpid());
			exit(0);
		}
		else          //父程序
		{
			printf("I am the father:%d\n",getpid());
			return 0;
		}
	}
}

    需要包含標頭檔案：#include<sys/types.h>，#include<unistd.h>

    函式呼叫：pid_t vfork(void)

    函式功能：建立子程序

    示例程式碼： 

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <math.h>

int main(void)
{
	pid_t child;

	/* 建立子程序 */
	if((child=vfork())==-1)
	{
		printf("Fork Error : %s\n", strerror(errno));
		exit(1);
	}
	else 
	{
		if(child==0) // 子程序
		{
			sleep(1); //子程序睡眠一秒
			printf("I am the child: %d\n", getpid());
			exit(0);
		}
		else        //父程序
		{
			printf("I am the father:%d\n",getpid());
			exit(0);
		}
	}
}

    fork：子程序拷貝父程序的資料段，且父、子程序的執行次序不確定

    vfork：子程序與父程序共享資料段，子程序先執行，父程序後執行

exec 函式族

    exec 用被執行的程式替換呼叫它的程式。也就是說 exec 啟動一個新程式，替換原有的程序，因此程序的 PID 不會改變。

    需要包含標頭檔案：#include<unistd.h>

    函式呼叫：int execl(const char *path,const char *arg1,...)

    引數：path：被執行程式名（含完整路徑）；arg1-argn：被執行程式所需的命令列引數，含程式名。以空指標（NULL）結束

    示例程式碼：使用 execl 函式在程式內部呼叫可執行程式建立一個檔案。 

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

int main(int argc,char *argv[])
{
    /*判斷入參有沒有傳入檔名*/
	if(argc<2)
	{
	    perror("you haven,t input the filename,please try again!\n");
		exit(EXIT_FAILURE);
	
	}
	/*呼叫execl函式，用可執行程式file_creat替換本程序*/
	if(execl("./file_creat","file_creat",argv[1],NULL)<0)
		perror("execl error!");
}

    引數：path：被執行程式名（含完整路徑）。argv[ ]：被執行程式所需的命令列引數陣列。

    示例程式碼：

#include<unistd.h>

int main()
{
	char *argv[]={"ls","-al","/etc/passwd",(char *)0};
	execv("/bin/ls",argv);
	return 0;
}

    需要包含標頭檔案：#include<sys/types.h>，#include<sys/wait.h>

    函式呼叫：pid_t wait(int *status)

    功能：阻塞該程序，直到某個子程序退出。

    示例程式碼：

int main(void)
{
	pid_t child;

	/* 建立子程序 */
	if((child=fork())==-1)
	{
		printf("Fork Error : %s\n", strerror(errno));
		exit(1);
	}
	else 
	{
		if(child==0) // 子程序
		{
			printf("the child process is run\n");
			sleep(1);  //子程序睡眠一秒，但並沒有去執行父程序
			printf("I am the child: %d\n", getpid());
			exit(0);
		}
		else        //父程序
		{
			wait(NULL); //等到子程序退出，父程序才會執行
			printf("the father process is run\n");
			printf("I am the father:%d\n",getpid());
			return 0;
		}
	}
}