system函数

fork函数

    一个现有进程可以调用fork函数创建一个新进程。由fork创建的新进程被成为子进程（child process）。fork函数被调用一次，但返回两次，两次返回的唯一区别是子进程的返回值是0，而父进程的返回值是新的子进程的进程ID；子进程可以调用getppid以获取其父进程的进程ID。

    其中，子进程获得父进程数据空间、堆和栈的副本，但是父、子进程并不共享存储空间部分，而共享正文段。

    在fork之后是父进程先执行还是子进程先执行是不确定的，取决于内核所使用的调度算法。如果要求父、子进程之间互相同步，也要求某种形式的进程间通信。如果父进程在子进程之前终止，则会将子进程的父进程改变为int进程（即由init进程领养）。

    

exec函数

    进程待用exec函数执行另一个程序时，该进程执行的程序完全替换为新程序，而新程序从main函数开始执行，但前后的进程ID不改变。exec只是用一个全新的程序替换了当前进程的正文、数据、堆和栈。

exit函数

    进程有5种正常终止方式：

    (1)在main函数内执行return语句（等效于调用exit）。

    (2)调用exit函数，其操作包括调用各终止处理程序，然后关闭所有标准I/O流等。

    (3)调用_exit或_Exit函数，即无需进行终止处理程序或信号处理程序而直接终止。

    (4)进程的最后一个线程在其启动例程中执行返回语句。但是该线程的返回值不会用做进程的返回值。当最后一个线程从其启动历程返回时，该进程以终止状态0返回。

    (5)进程的最后一个线程调用pthred_exit函数。进程终止状态总是0.

    进程的3种异常终止方式：

    (1)调用abort，产生SIGABRT信号。

    (2)当进程接收到某些信号时，信号可由进程自身、其他进程或内核产生。

    (3)最后一个线程对“取消”请求做出响应。

    不管进程如何终止，最后都会为相应进程关闭所有打开描述符，释放它所使用的存储器等。

    对于三个终止函数（exit、_exit和_Exit）,实现这个的方法是，将其退出状态作为参数传递给函数，而在最后调用_exit时，内核将退出状态转换成终止状态。在异常终止情况下，内核产生一个指示其异常终止原因的终止状态。在任意情况下，该终止进程的父进程都能用wait或waitpid函数取得其终止状态。

    子进程在父进程之前终止时，内核为每个终止子进程保存了一定量的信息，父进程调用wait或waitpid时，可以得到这个信息（信息至少包括进程ID、终止状态、使用的CPU时间总量）。内核可以释放终止进程所使用的所有存储区，关闭所有其打开文件。一个已经终止、但是父进程尚未对其进行善后处理（获取终止子进程的有关信息，释放它仍占用的资源）的进程被成为僵死进程。ps(l)命令将僵死进程的状态打印为Z。因此，除非父进程等待获得子进程的终止状态，否则子进程终止后就会变成僵死进程。而被init进程领养的进程，终止时init就会调用wait函数获取其终止状态，防止系统有很多僵死进程。

    

wait函数

    当进程正常或异常终止时，内核就向其父进程发送SICHLD信号。父进程可以选择忽略该信号（系统默认该动作），或者提供一个该信号发生时即被调用执行的信号处理程序。

    调用wait或waitpid的进程时：

    ·如果其素有子进程都还在运行，则阻塞。

    ·如果一个子进程已终止，正等待父进程获取其终止状态，则取得该子进程的终止状态立即返回。

    ·如果它没有任何子进程，则立即出错返回。

    如果进程由于接收到SIGCHLD信号而调用wait，则可期望wait会立即返回。但如果在任意时刻调用wait，则进程可能会阻塞。而wait和waitpid的区别在于waitpid有多个选项，可以控制其等待的进程和是否进行阻塞。

    POSIX.1规定终止状态用定义在中的各个宏来查看。有四个互斥的宏可以用来取得进程终止的原因，名字均以WIF开始。

    WIFEXITED     若为正常终止子进程返回的状态，则为真；可执行WEXITSTATUS取终止状态的低8位

    WIFSIGNALED   若为异常终止子进程返回的状态，则为真；可执行WTERMSIG，取终止进程的信号编号

    WIFSTOPPED    若为当前暂停子进程的返回状态，则为真；可执行WSTOPSIG,取暂停进程的信号编号

    WIFCONTINUED  若暂停后继续的子进程返回状态，则为真；仅用于waitpid

system函数        

    因为system在其实现中调用了fork、exec和waitpid，因此有三种返回值：

    (1)如果fork失败或者waitpid返回除了EINTR之外的出错，则system返回-1，而且errno中设置了错误类型值。

    (2)如果exec失败（表示不能执行shell），则其返回值如同shell执行了exit(127)一样。

    (3)否则所有三个函数（fork、exec和waitpid）都执行成功，并且system的返回值是shell的终止状态，其格式已在waitpid中说明。

    再看看Linux版本的system函数源代码，以加深对system函数的理解：    

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

int system(const char * cmdstring)
{
    pid_t pid;
    int status;

    if(cmdstring == NULL)
    {
        return (1);
    }

    if((pid = fork())<0)
    {
        status = -1;
    }
    else if(pid == 0)
    {
        execl("/bin/sh", "sh", "-c", cmdstring, (char *)0);
        -exit(127); //子进程正常执行则不会执行此语句
    }
    else
    {
        while(waitpid(pid, &status, 0) < 0)
        {
            if(errno != EINTER)
            {
                status = -1;
                break;
            }
        }
    }

    return status;
}

    备注1：

    根据进程退出的定义，只要能够调用到/bin/sh，并且执行shell过程中没有被其他信号异常中断，都算正常结束。即不管shell脚本返回什么值，是0或非0，都算正常结束。即使shell脚本不存在或没有权限执行返回，也算是正常执行结束。

    备注2：

    正确判断system函数调用shell脚本是否正确执行，需要进行三个条件的判断：

    ·system函数返回值不为-1

    ·WIFEXITED为真

    ·0 == WEXITSTATUS为真

    备注3：

    如果shell脚本不存在或没有权限执行，虽然正常返回，并且WIFEXITED为真，但WEXITSTATUS为127或126等值，因此调用的shell脚本的返回值最好不要使用127或126等值，最好从1开始递增。

    

    判断shell脚本是否正常执行的完整代码示例：

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

int main()
{
    pid_t status;

    status = system("./test.sh");

    if (-1 == status)
    {
        printf("system error!");
    }
    else
    {
        printf("exit status value = [0x%x]\n", status);

        if (WIFEXITED(status))
        {
            if (0 == WEXITSTATUS(status))
            {
                printf("run shell script successfully.\n");
            }
            else
            {
                printf("run shell script fail, script exit code: %d\n", WEXITSTATUS(status));
            }
        }
        else
        {
            printf("exit status = [%d]\n", WEXITSTATUS(status));
        }
    }

    return 0;
}