Perl进程（Processes）、管道（Pipes）和信号（Signals）之进程

本系列文章讨论Perl的三个关键功能：进程（Processes）、管道（Pipes）和信号（Signals）。通过建立一个新进程，Perl程序可以运行另一个程序甚至是它自己的拷贝。管道允许Perl脚本刚其它进行交换数据，而信号使Perl脚本监视和控制其它进程成为可能。本文讨论的是其中的：进程。

进程（Processes）

UNIX、VMS、Windows NT/2000以及其它现代操作系统都是多任务的。它们能同时运行多个程序，每个程序运行在独立的线程运行，称为进程。在多核的电脑中，进程实际上是运行在不同的CPU上同时运行。而在单核的电脑中，操作系统在多个进程中快速切换，每次执行一小部分，使进程看上去是同时运行的，

网络应用程序通过需要同时做两个或两个以上的事情。例如，服务器通常需要立刻处理客户端的请求，与此同时，还需要监视新的请求。多任务大大简化了程序开发，因为它允许你为应用程序所有操作启动新进程。几乎每个进程都是独立的，允许一个进程继续它的工作而不需要担心它是干什么的。

Perl支持两种多任务。一种基于传统UNIX多重处理（multiprocessing）模式，允许当前进程调用fork()函数克隆它自己。fork()执行后，将会有两个各方面几乎一致的进程。一个进程执行一个任务，另一个执行另一个任务。

另一种基于更现代的理念“线程（thread）”，将所有任务放在一个进程里面。无论如何，单个程序可以有多个线程，它们是相互独立的。

本文将介绍fork()以及与进程有关的变量和函数。我们将在以后的文章里讨论多线程（multithreading ）。

fork()函数

fork()函数在所有的UNIX版本的Perl里有效，以及VMS和OS/2。Perl 5.6（及更高版本的Perl）支持Microsoft Windows平台的fork()函数，可惜的是，不支持Macintosh。

Perl的fork()函数没有参数并返回一个数字作为结果。当fork()被调用的时候，它生成一个进程的精确副本。这个副本称为子进程（child），共享当前的值和变量，文件句柄（包含标准I/O缓存的数据）以及其它数据结构。事实上，调用fork()的副本进程都有一样的内存。就好像科幻电影里演的一个人无意中走进克隆出来的小房间里。

要保证和平共处，必须清楚哪个是父进程哪个是子进程。系统里所有的进程都有一个唯一的正整数，称为进程ID（process ID）或PID。

调用fork()函数之后，父进程和子进程判断这个函数的返回值。在父进程里，fork()返回子进程的PID。在子进程里，fork()返回数字0。根据这个返回值来判断是否为父进程。

$pid = fork()

创建一个新进程。在父进程中返回子进程的PID，在子进程中返回0。如果发生错误（比如，内存不足）返回undef，并将$!设为对应的错误信息

如果父进程和子进程想与其它进程通讯，可借助管道（pipe）或者通过共用存储器（shared memory）。父进程和子进程可以发送各自的PID给kill()函数。父进程通过fork()函数的返回值来获取子程序的PID，子进程可以通过调用getppid()函数来获得父进程的PID。进程可以通过特殊的变量$$来获得自己的PID。

$pid = getppid()

返回父进程的PID。每个Perl都有一个父进程，即使它通过命令行直接启动（此时，它的父进程是shell进程）。

$$

$$变量存储着当前进程的PID。它是只读的。

kill()函数将在后面的“信号”一节进行讨论。

正如你希望的那样，一个子进程也可以有它自己的 fork()，创建一个孙进程。原来的父进程可以再次 fork()，当然它的子进程和孙进程也一样可以。这样，Perl脚本可以创建一批完整（而友好的，希望如此）的进程。除非明确操作，这批进程属于同一个进程组（process group）。

每个进程组有一个唯一的ID，通常与共同的祖先（第一个使用 fork()的进程）的PID相同。这个值可以通过 getpgrp()来获得：

$processid = getpgrp([$pid])

如果指定了$pid， getpgrp() 函数返回对应的组ID。如果没有指定PID，返回当前进程所在的进程组的ID。

进程组中的每个成员共享所有从父进程创建时，拥有的文件句柄。特别是，共享 STDIN、 STDOUT 和 。可以在任何子进程中修改关闭文件句柄，或者重新打开它。系统一直保持跟踪：子进程打开文件句柄，但没有关闭文件。直到最后的子进程时，关闭该文件句柄的拷贝。

#!/usr/bin/perl
#fork.pl - 创建单个的子进程
##############################################
# (c) 2011 LoRui(i@, www.) #
##############################################

use strict;
use warnings;

print "PID = $$\n";

my $child = fork();
die "无法创建子进程：$!" unless defined $child;

if($child > 0) { #父进程
	print "父进程：PID = $$, 子进程 = $child\n";
} else { #子进程
	my $ppid = getppid();
	print "子进程：PID = $$, 父进程 = $ppid\n";
}

通过检查 $child 来确定，我们的程序是以父进程运行还是子进程。如果 $child 非零，我们进入父进程处理：我们打印出了我们的PID和 $child 的内容，以及子进程的PID。

如果 $child 是零，那我们运行在子进程里。我们通过调用 getppid()来获取父进程的PID，并将其输出。

该代码的执行结果：

% fork.pl
PID=372
父进程: PID=372, 子进程=373
子进程:  PID=373, 父进程=372

注意，在Windows平台运行此脚本，将会出现类似错误：

The getppid function is unimplemented at fork.pl line 18.

原因在于，Windows平台的Perl并没有实现 getppid()函数，请使用UNIX/Linux测试本代码。

system() 和 exec()函数

在Perl启动子进程的另一种方法是 system()。system()将另一个程序作为子进程运行，等待其完成，并返回结果。如果成功， system()返回0（注意，这和一般的Perl习惯不同。【译注：一般地，在Perl（及其它类C语言）里，0表示否定；非0表示肯定】）。如果子程序没有启动，返回-1。或者返回其它错误代码。有关错误代码的完整解释，请通过perlvar查看$?变量的详细介绍。

$status = system('command and arguments')

$status = system('command', 'and', 'arguments')

system()函数将命令（command）作为一个子进程来执行，并等待它退出。该命令和它的参数（arguments）可以在单个字符串里指定，也可以将它们作为列表的元素来指定。在第一种方式里，字符串将完整无缺地传递给shell（【译注：UNIX/Linux的shell；Windows平台的命令提示符(cmd.exe)】）。它允许你执行包含shell元字符（shell metacharacters）（如输入/输出，重定向），但可能无意中执行了shell命令。后一种方式允许你执行带有空白字符分隔的参数，shell元字符和其它特殊字符，但不解析元字符。

exec()函数跟 system()很像，但替换当前进程为指定的命令。如果成功，没有任何返回值，因为进程已经结束。新进行将拥有与旧的那个同样的PID，并共享相同的 STDIN、 STDOUT 和 STDERR文件句柄。无论如何，其它已打开的文件句柄将自动关闭。（你可以通过改变 $~F 变量的值来让 exec()保持已打开的文件句柄。详细内容请查看perlvar文档。）

$status = exec('command and arguments')

$status = exec('command', 'and', 'arguments')

exec()执行一个命令，并替换当前进程。只有出现错误的时候，它才返回状态代码。融不会返回任何结果。单值形式和列表形式与 system() 的意思一样。

exec()通常与将一个命令作为子进程运行，处理完一些指定的步骤的fork()配合使用。例子，在上面fork.pl的代码片段后面，子进程在一个文件上重新打开 STDOUT，然后调用 exec() 来运行 ls -l 命令。在UNIX系统上，这个命令获取一个很长的列表。其效果是，在后台运行 ls -l 命令，并将其输出写到指定的文件中。代码如下：

my $child = fork();
die "Can't fork: $!" unless defined $child;
if ($child == 0) { # we are in the child now
  open (STDOUT,">log.txt") or die "open() error: $!";
  exec ('ls','-l');
  die "exec error(): $!"; # shouldn't get here
}