Книга: Системное программирование в среде Windows
Создание процесса
Одной из важнейших функций Windows, обеспечивающих управление процессами, является функция CreateProcess, которая создает новый процесс с единственным потоком. При вызове этой функции требуется указать имя файла исполняемой программы.
Обычно принято говорить о процессах-предках, или родительских процессах (parent processes), и процессах-потомках, или дочерних процессах (child processes), однако между процессами Windows эти отношения фактически не поддерживаются. Использование данной терминология является просто удобным способом выражения того факта, что один процесс порождается другим.
Гибкие и мощные возможности функции CreateProcess обеспечиваются ее десятью параметрами. На первых порах для упрощения работы целесообразно использовать значения параметров, заданные по умолчанию. Точно так же, как и в случае функции CreateFile, имеет смысл подробно рассмотреть каждый из параметров функции CreateProcess. Благодаря этому изучить другие аналогичные функции вам будет гораздо легче.
Прежде всего, заметьте, что возвращаемое значение функции не является дескриптором типа HANDLE; вместо этого функция возвращает два отдельных дескриптора, по одному для процесса и потока, передавая их в структуре, которая указывается при вызове функции. Эти дескрипторы относятся к создаваемому функцией CreateProcess новому процессу и его основного (primary) потока. Во избежание утечки ресурсов в процессе работы с примерами программ тщательно следите за своевременным закрытием обоих дескрипторов, когда они вам больше не нужны; забывчивость в отношении закрытия дескрипторов потоков является одной из самых распространенных ошибок. Закрытие дескриптора потока не приводит к прекращению ее выполнения; функция CloseHandle лишь удаляет ссылку на поток внутри процесса, вызвавшего функцию CreateProcess.
BOOL CreateProcess(lpApplicationName, LPTSTR lpCommandLine, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaProcess, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaThread, BOOL bInheritHandles, DWORD dwCreationFlags, LPVOID lpEnvironment, LPCTSTR lpCurDir, LPSTARTUPINFO lpStartupInfo, LPPROCESS_INFORMATION lpProcInfo)
Возвращаемое значение: в случае успешного создания процесса и потока — TRUE, иначе — FALSE.
Параметры
Некоторые параметры потребуют дальнейшего подробного обсуждения в следующих разделах, тогда как смысл многих других станет для вас более понятным при рассмотрении примеров программ.
lpApplicationName и lpCommandLine (последний указатель имеет тип LPTSTR, а не LPCTSTR) — используются вместе для указания исполняемой программы и аргументов командной строки, о чем говорится в следующем разделе.
lpsaProcess и lpsaThread — указатели на структуры атрибутов защиты процесса и потока. Значениям NULL соответствует использование атрибутов защиты, заданных по умолчанию, и именно эти значения будут использоваться нами вплоть до главы 15, посвященной рассмотрению средств безопасности Windows.
bInheritHandles — показывает, наследует ли новый процесс наследуемые открытые дескрипторы (файлов, отображений файлов и так далее) из вызывающего процесса. Наследуемые дескрипторы имеют те же атрибуты, что и исходные, и их обсуждение будет продолжено в одном из следующих разделов.
dwCreationFlags — может объединять в себе несколько флаговых значений, включая следующие:
• CREATE_SUSPENDED — указывает на то, что основной поток будет создан в приостановленном состоянии и начнет выполняться лишь после вызова функция ResumeThread.
• DETACHED_PROCESS и CREATE_NEW_CONSOLE — взаимоисключающие значения, которые не должны устанавливаться оба одновременно. Первый флаг означает создание нового процесса, у которого консоль отсутствует, а второй — процесса, у которого имеется собственная консоль. Если ни один из этих флагов не указан, то новый процесс наследует консоль родительского процесса.
• Create_New_Process_Group — указывает на то, что создаваемый процесс является корневым для новой группы процессов. Если все процессы, принадлежащие данной группе, разделяют общую консоль, то все они будут получать управляющие сигналы консоли (Ctrl-C или Ctrl-break). Обработчики управляющих сигналов консоли описывались в главе 4, а их применение было продемонстрировано в программе 4.5. Упомянутые группы процессов в некотором отношении аналогичны группам процессов UNIX и рассматриваются далее в этой главе.
Некоторые из флагов управляют приоритетами потоков нового процесса. О возможных значениях этих флагов более подробно говорится в главе 7. Пока же нам будет достаточно использовать приоритет родительского процесса (этот режим устанавливается по умолчанию) или указывать значение NORMAL_PRIORITY_CLASS.
lpEnvironment — указывает на блок параметров настройки окружения нового процесса. Если задано значение NULL, то новый процесс будет использовать значения параметров окружения родительского процесса. Блок параметров содержит строки, в которых заданы пары "имя-значение", определяющие, например, пути доступа к файлам.
lpCurDir — указатель на строку, содержащую путь к текущему каталогу нового процесса. Если задано значение NULL, то в качестве текущего каталога будет использоваться рабочий каталог родительского процесса.
lpStartupInfo — указатель на структуру, которая описывает внешний вид основного окна и содержит дескрипторы стандартных устройств нового процесса. Используйте соответствующую информацию из родительского процесса, которую можно получить при помощи функции GetStartupInfo. Можно поступить и по-другому, обнулив структуру STARTUPINFO перед вызовом функции CreateProcess. Для указания стандартных устройств ввода, вывода информации и вывода сообщений об ошибках следует определить значения полей дескрипторов стандартных устройств (hStdInput, hStdOutput и hStdError) в структуре STARTUPINFO. Чтобы эти значения не игнорировались, следует задать для другого элемента этой же структуры, а именно, элемента dwFlags, значение STARTF_USESTDHANDLES и определить все дескрипторы, которые потребуются дочернему процессу. Убедитесь в том, что эти дескрипторы являются наследуемыми и что при вызове функции CreateProcess значение параметра bInheritHandles установлено равным TRUE. Более подробная информация по этому вопросу, сопровождаемая соответствующим примером, приводится в разделе "Наследуемые дескрипторы".
lpProInfо — указатель на структуру, в которую будут помещены возвращаемые функцией значения дескрипторов и глобальных идентификаторов процесса и потока. Структура PROCESS_INFORMATION, о которой идет речь, имеет следующий вид:
typedef struct PROCESS_INFORMATION {
HANDLE hProcess;
HANDLE hThread;
DWORD dwProcessId;
DWORD dwThreadId;
} PROCESS_INFORMATION;
Зачем процессам и потокам нужны еще и дескрипторы, если они снабжаются глобальными идентификаторами (ID)? Глобальные идентификаторы остаются уникальными для данного объекта на протяжении всего времени его существования и во всех процессах, тогда дескрипторов процесса может быть несколько и каждый из которых может характеризоваться собственным набором атрибутов, например определенными разрешениями доступа. В силу указанных причин одним функциям управления процессами требуется предоставлять идентификаторы процессов, а другим — дескрипторы. Кроме того, необходимость в дескрипторах процессов возникает при использовании универсальных функций, которые требуют указания дескрипторов. В качестве примера можно привести функции ожидания, обсуждаемые далее в этой главе, которые обеспечивают отслеживание переходов объектов различного типа, в том числе и процессов, указываемых с помощью дескрипторов, в определенные состояния. Точно так же, как и дескрипторы файлов, дескрипторы процессов и потоков должны закрываться сразу же после того, как необходимость в них отпала.
Примечание
Новый процесс получает информацию об окружении, рабочем каталоге и иную информацию в результате вызова функции CreateProcess. По завершении этого вызова любые изменения характеристик родительского процесса никак не отразятся на дочернем процессе. Так, после вызова функции CreateProcess рабочий каталог родительского процесса может измениться, но на дочерний процесс это не окажет никакого влияния, если только он сам не сменит рабочий каталог. Оба процесса полностью независимы друг от друга.
Модели процесса в UNIX и Windows значительно отличаются друг от друга. Прежде всего, в Windows отсутствует эквивалент UNIX-функции fork, создающей копию родительского процесса, включая его пространство данных, кучу и стек. В Windows трудно добиться точной эмуляции fork, но как ни расценивать последствия этого ограничения, остается фактом, что проблемы с использованием функции fork существуют и в многопоточных системах UNIX, поскольку любые попытки создания точной реплики многопоточной системы с копиями всех потоков и объектов синхронизации, особенно в случае SMP-систем, приводят к возникновению множества трудностей. Поэтому в действительности функция fork вообще плохо подходит для многопоточных систем.
В то же время, функция CreateProcess аналогична обычной для UNIX цепочке последовательных вызовов функций fork и execl (или одной из пяти остальных функций exec). В отличие от Windows пути доступа в UNIX определяются исключительно переменной среды PATH.
Как ранее уже отмечалось, отношения "предок-потомок" между процессами в Windows не поддерживаются. Так, выполнение дочернего процесса будет продолжаться даже после того, как завершится родительский процесс. Кроме того, в Windows отсутствуют группы процессов. Существует, однако, ограниченная форма группы процессов, в которой все процессы получают управляющие события консоли.
Процессы Windows идентифицируются как дескрипторами, так и идентификаторами процессов, тогда как в UNIX дескрипторы процессов отсутствуют.
Оглавление книги
- 9.1.2. Идентификация процесса: getpid() и getppid()
- Глава 9 Управление процессами и каналы
- 9.1. Создание и управление процессами
- 9.1.1. Создание процесса: fork()
- Создание и управление процессами
- Создание нового процесса
- Создание, завершение и просмотр учетной записи процесса
- Листинг 3.6. (zombie.c) Создание процесса-зомби
- 7.1 СОЗДАНИЕ ПРОЦЕССА
- Анализ возможностей стандартизации процесса (создание эталонных, референтных моделей)
- Этап 2B: создание начального адресного пространства процесса
- Этап 2C: создание блока процесса ядра