os模块篇（十八）

os._exit(n)

os._exit(n) 是 Python 的一个内建函数，用于立即终止当前进程。这个函数与 sys.exit(n) 有所不同，主要表现在以下几点：

• 终止进程的方式：

  • os._exit(n)：这是一个更低级别的函数，它会立即终止当前进程，不执行任何清理操作，如 finally 块或 atexit 钩子。
  • sys.exit(n)：这个函数会抛出一个 SystemExit 异常。如果这个异常在主程序中被捕获，那么程序可以执行一些清理操作然后退出。如果 SystemExit 异常没有被捕获，那么程序会终止。

• 返回值：

  • os._exit(n)：它接受一个整数作为参数，这个整数用作进程的退出状态。在 Unix 和 Linux 系统中，退出状态 0 通常表示成功，非零值表示出现了某种错误。
  • sys.exit(n)：它也接受一个参数，但通常是一个对象，这个对象将被转换为 None 或一个整数，然后作为退出状态。

• 用途：

  • os._exit(n)：通常在子进程中使用，或者当你需要立即终止程序，而不关心任何后续清理工作时使用。
  • sys.exit(n)：在大多数情况下，这是更合适的退出方式，因为它允许你执行一些清理工作，并可能捕获 SystemExit 异常以执行额外的逻辑。

注意：在 Python 的官方文档中，os._exit() 被标记为“内部使用”，这意味着它可能不是为公共使用而设计的，并且在未来的版本中可能会有所变化。因此，除非你有特殊的需求，否则通常建议使用 sys.exit()。

os.forkpty()

os.forkpty() 是 Python 的 os 模块中的一个函数，它用于创建一个新的进程，并且这个新进程会连接到一个伪终端（pseudo-terminal，简称 pty）。伪终端是一种在父进程和子进程之间提供类似终端行为的机制。os.forkpty() 主要用于实现类似 shell 那样的交互式环境。

函数的原型如下：

os.forkpty(master_fd, name, termios=None, winsize=None)

参数说明：

• master_fd：一个可选的文件描述符，如果提供，则它会被设置为新创建的伪终端的主设备。如果不提供，函数会返回一个新的文件描述符。
• name：一个可选的字符串，指定伪终端从设备的路径名。通常不需要指定，可以设置为 None。
• termios：一个可选的 termios 结构体，用于设置从设备的终端属性。通常不需要指定，可以设置为 None。
• winsize：一个可选的元组，用于设置从设备的窗口大小。通常不需要指定，可以设置为 None。

返回值：

• 如果成功，该函数返回两次，一次在父进程中，一次在子进程中。在父进程中，它返回子进程的 PID。在子进程中，它返回 0。
• 如果出现错误，则抛出 OSError 异常。

这是一个使用 os.forkpty() 的简单示例：

import os
import sysdef child_process():# 子进程中的代码print("Hello from child process!", file=sys.stderr)if __name__ == "__main__":try:master_fd, slave_name = os.forkpty()except OSError as e:print(f"Failed to forkpty: {e}")sys.exit(1)if master_fd is not None:# 父进程中的代码pid, status = os.waitpid(master_fd, 0)if os.WIFEXITED(status):print(f"Child exited with code {os.WEXITSTATUS(status)}")elif os.WIFSIGNALED(status):print(f"Child terminated by signal {os.WTERMSIG(status)}")else:# 子进程中的代码child_process()os._exit(0)

在这个例子中，父进程创建了一个新的伪终端，并等待子进程结束。子进程通过标准错误输出打印一条消息，然后正常退出。父进程收集子进程的退出状态，并打印相关信息。

请注意，os.forkpty() 只在 Unix-like 系统（如 Linux、macOS）上可用，它不是 Windows 平台的一部分。

os.kill(pid, sig, /)

os.kill() 是 Python 的 os 模块中的一个函数，用于向指定的进程发送一个信号。这个函数接收两个参数：

• pid：一个整数，表示要接收信号的进程的进程ID（PID）。
• sig：一个整数，表示要发送的信号的类型。

在 Unix 和 Linux 系统上，信号是一种进程间通信的机制，它允许一个进程向另一个进程发送一个消息，以通知它某种事件的发生。这些信号可以是操作系统定义的，也可以是用户自定义的。例如，SIGKILL 信号用于立即终止进程，而 SIGTERM 信号用于请求进程正常终止。

os.kill() 函数将 sig 信号发送给 pid 指定的进程。如果进程成功接收到信号，则函数返回 None。如果进程不存在，或者进程没有权限接收该信号，则会引发 PermissionError 或 ProcessLookupError。

这里有一个简单的例子，演示了如何使用 os.kill() 函数发送 SIGTERM 信号来请求终止一个进程：

import os# 假设你有一个进程ID，比如 1234
pid = 1234# 发送 SIGTERM 信号给这个进程
try:os.kill(pid, os.SIGTERM)print(f"SIGTERM signal sent to process {pid}")
except ProcessLookupError:print(f"Process {pid} does not exist")
except PermissionError:print(f"Permission denied to send signal to process {pid}")

注意，不是所有的信号都可以被所有进程安全地接收。有些信号，如 SIGKILL（os.SIGKILL），只能由具有适当权限的进程（通常是超级用户）发送给其他进程。

在发送信号之前，你应当确保你了解信号的行为以及它可能对目标进程产生的影响。不当的信号使用可能会导致数据丢失、进程异常终止或其他不可预期的行为。

os.killpg(pgid, sig, /)

os.killpg(pgid, sig) 是 Python 的 os 模块中的一个函数，用于向指定的进程组发送一个信号。这个函数主要用于 Unix 和类 Unix 系统，如 Linux。

参数说明：

• pgid：一个整数，表示要接收信号的进程组的 ID。
• sig：一个整数，表示要发送的信号的类型。

在 Unix 和 Linux 系统上，进程可以被组织成进程组，每个进程组都有一个唯一的进程组 ID（PGID）。进程组允许用户通过向整个组发送信号来管理一组相关的进程。

os.killpg() 函数将 sig 信号发送给 pgid 指定的进程组中的所有进程。如果成功，函数返回 None；如果进程组不存在或无法发送信号，则会引发 OSError。

这是一个使用 os.killpg() 的简单示例：

import os# 假设你知道一个进程组的 ID，比如 1234
pgid = 1234# 发送 SIGTERM 信号给这个进程组中的所有进程
try:os.killpg(pgid, os.SIGTERM)print(f"SIGTERM signal sent to process group {pgid}")
except OSError as e:print(f"Failed to send signal to process group {pgid}: {e}")

请注意，发送信号到进程组需要适当的权限，并且不是所有的信号都可以安全地发送到所有类型的进程。不当的使用可能会导致系统不稳定或数据损坏。

此外，os.killpg() 只在 Unix-like 系统（如 Linux、macOS）上可用，它不是 Windows 平台的一部分。在 Windows 上，进程和进程组的概念与 Unix-like 系统有所不同，因此没有直接的等价函数。

os.nice(increment, /)

os.nice(increment) 是 Python 中 os 模块的一个函数，用于改变当前进程的“nice”值。在 Unix 和类 Unix 系统（如 Linux）中，nice 值是一个用于调整进程优先级的机制。nice 值范围通常是 -20（最高优先级）到 19（最低优先级）。

当你调用 os.nice(increment) 时，当前进程的 nice 值会增加 increment。如果 increment 是正数，那么进程的优先级会降低（即变得更加“nice”，意味着它会更少地占用 CPU 资源，让其他进程有更多的机会运行）。如果 increment 是负数，那么进程的优先级会提高。

这个函数通常用于那些不需要很多 CPU 资源的进程，或者那些希望主动降低自己优先级的进程。

这里是一个简单的示例：

import os# 获取当前进程的 nice 值
current_nice = os.getpriority(os.PRIO_PROCESS, os.getpid())
print(f"Current nice value: {current_nice}")# 增加 nice 值，降低进程优先级
os.nice(5)# 再次获取 nice 值以确认改变
new_nice = os.getpriority(os.PRIO_PROCESS, os.getpid())
print(f"New nice value: {new_nice}")

在这个例子中，我们首先使用 os.getpriority() 函数获取当前进程的 nice 值，然后调用 os.nice(5) 来增加 nice 值，最后再次调用 os.getpriority() 来确认 nice 值已经改变。

请注意，os.nice() 的实际效果可能取决于操作系统的调度策略和其他因素，它并不保证一定会降低进程的优先级。此外，这个函数仅适用于 Unix 和类 Unix 系统，Windows 平台不支持此功能。

os.pidfd_open(pid, flags=0)

os.pidfd_open(pid, flags=0) 是 Python 的 os 模块中的一个函数，用于打开一个进程ID（PID）的文件描述符。这个函数在 Python 3.10 版本中引入，它提供了一种新的机制来跟踪和管理进程，特别是在子进程创建和父进程需要等待子进程结束的场景中。

参数说明：

• pid：一个整数，表示要打开其文件描述符的进程的进程ID。
• flags：一个可选的整数，用于指定打开文件描述符时的行为。默认为0，表示使用默认行为。

os.pidfd_open() 函数返回一个文件描述符（一个整数），它可以用于通过文件描述符接口来管理进程。例如，可以使用 os.read() 和 os.write() 函数来读取和写入文件描述符，或者使用 os.close() 函数来关闭文件描述符。

这个函数的主要用途是在父进程中跟踪子进程的状态。通过获取子进程的 PID 文件描述符，父进程可以等待子进程结束，而无需轮询或使用其他机制。此外，文件描述符可以传递给其他进程，从而提供了一种在进程之间传递进程ID的机制。

下面是一个简单的示例，演示了如何使用 os.pidfd_open() 函数来跟踪子进程的结束：

import os# 创建一个子进程
pid = os.fork()if pid == 0:# 子进程执行的代码print("Child process running with PID:", os.getpid())
else:# 父进程执行的代码# 获取子进程的 PID 文件描述符pidfd = os.pidfd_open(pid)# 等待子进程结束os.waitpid(pidfd, 0)# 关闭 PID 文件描述符os.close(pidfd)print("Child process has exited")

在这个示例中，父进程使用 os.fork() 创建了一个子进程。然后，父进程使用 os.pidfd_open() 获取子进程的 PID 文件描述符，并使用 os.waitpid() 等待子进程结束。最后，父进程关闭了 PID 文件描述符。

请注意，os.pidfd_open() 函数是 Python 3.10 中引入的新功能，因此在较旧的 Python 版本中可能不可用。此外，由于这个函数使用文件描述符来管理进程，因此在使用时需要注意文件描述符的管理和错误处理。

os.plock(op, /)

os.plock() 是 Python 的 os 模块中的一个函数，用于在文件上设置或释放建议性的锁。这个函数在 Python 3.3 版本中被引入，并且在某些操作系统上可能不可用。它提供了一个机制，允许程序在文件上设置一个锁，以防止其他程序同时访问该文件。

参数说明：

• op：一个整数，表示要执行的操作。它可以是以下值之一：
  • os.PLOCK_ADVISE：设置建议性锁，以指示其他进程在尝试访问文件时应该考虑锁的存在。
  • os.PLOCK_ONFAULT：设置建议性锁，以在文件访问出错时通知调用进程。
  • os.PLOCK_OFFFAULT：释放之前设置的 os.PLOCK_ONFAULT 锁。
  • os.PLOCK_ADVISE_NONBLOCK：非阻塞版本的 os.PLOCK_ADVISE。

os.plock() 函数返回一个布尔值，指示操作是否成功。如果操作失败，它将返回 False，并可能设置全局错误变量 errno 来指示失败的原因。

下面是一个使用 os.plock() 的示例：

import os# 打开一个文件用于读写
with open('example.txt', 'r+') as file:# 尝试在文件上设置一个建议性锁if os.plock(os.PLOCK_ADVISE):print("Lock successfully acquired")# 执行需要锁的操作# ...# 释放锁os.plock(os.PLOCK_OFFFAULT)print("Lock released")else:print("Failed to acquire lock")

在这个示例中，我们尝试在文件 example.txt 上设置一个建议性锁，并在成功获取锁后执行一些操作，然后释放锁。

需要注意的是，os.plock() 设置的锁是建议性的，这意味着它不会阻止其他进程实际访问文件。相反，它提供了一种机制，允许进程在尝试访问文件时检查锁的存在，并据此决定是否继续访问或等待。因此，它主要依赖于使用它的程序来遵守锁的存在，而不是由操作系统强制执行。

此外，由于 os.plock() 的行为可能因操作系统而异，并且不是所有操作系统都支持此功能，因此在编写依赖于它的代码时应该格外小心。在编写跨平台的代码时，可能需要使用其他机制来实现文件锁定，例如使用文件锁（file locking）机制，或者依赖于特定于平台的API。

os.popen(cmd, mode=‘r’, buffering=-1)

os.popen(cmd, mode=‘r’, buffering=-1) 是 Python 中 os 模块的一个函数，它用于从一个子进程执行一个 shell 命令，并返回一个文件对象，你可以通过这个文件对象来读取命令的输出或向其写入输入。这个函数提供了一个方便的方法来执行外部命令并与之交互。

参数说明：

• cmd：要执行的 shell 命令，作为一个字符串传递。
• mode：可选参数，指定文件对象的模式。默认为 ‘r’，表示读取命令的输出。如果设置为 ‘w’，则可以向命令写入输入。
• buffering：可选参数，指定缓冲策略。默认为 -1，表示使用系统默认的缓冲策略。也可以设置为 0 表示无缓冲，或者一个正整数指定缓冲大小。

os.popen() 函数返回一个类似于文件对象的 Popen 对象，你可以使用 read()、readline()、readlines() 等方法来读取命令的输出，或者使用 write() 方法向命令写入输入。

下面是一个简单的示例，演示如何使用 os.popen() 来执行一个 shell 命令并读取其输出：

import os# 执行 ls 命令并读取输出
with os.popen('ls') as f:output = f.read()print(output)# 执行一个需要输入的命令，例如 cat 命令，并写入输入
with os.popen('cat', 'w') as f:f.write('Hello, world!\n')f.close()  # 必须关闭文件对象以确保所有数据都被写入# 注意：上述 cat 命令示例可能不会按预期工作，因为当你写入数据后，cat 命令可能立即退出，
# 你可能看不到输出。为了看到输出，你可能需要重定向 cat 命令的输出到一个文件或其他地方。

请注意，os.popen() 在某些情况下可能不是执行外部命令的最佳选择。例如，它不支持直接获取命令的退出状态码，而且可能不如使用 subprocess 模块灵活和强大。subprocess 模块提供了更全面的功能来启动和管理子进程，包括错误处理、输入/输出重定向和进程通信等。如果你需要更复杂的控制或需要更详细的错误信息，建议考虑使用 subprocess 模块。

os.posix_spawn(path, argv, env, *, file_actions=None, setpgroup=None, resetids=False, setsid=False, setsigmask=(), setsigdef=(), scheduler=None)

os.posix_spawn() 是 Python 的一个底层操作系统接口，用于创建新的进程。这个函数提供了一种更加灵活和强大的方式来创建子进程，比使用 os.fork() 和 os.exec() 组合更为高效。

以下是 os.posix_spawn() 函数的参数解释：

• path: 要执行的程序的路径。
• argv: 一个列表，表示要传递给新进程的参数。argv[0] 通常是程序的名称，argv[1:] 是传递给程序的参数。
• env: 一个字典，表示新进程的环境变量。

以下参数是可选的：

• file_actions: 一个可选的文件操作列表，这些操作将在新进程开始执行之前和之后执行。这可以包括打开文件、关闭文件、重定向文件描述符等。
• setpgroup: 如果设置为 True，则新进程将成为其进程组的新领导。如果是一个正整数，则新进程将加入该进程组，并成为其领导。
• resetids: 如果设置为 True，则在新进程中重置其用户ID、组ID和进程组ID。
• setsid: 如果设置为 True，则新进程将创建一个新的会话。
• setsigmask: 一个信号掩码元组，表示在新进程中要阻塞的信号。
• setsigdef: 一个信号到处理程序的映射，表示在新进程中要设置的信号处理程序。
• scheduler: 如果指定，则设置新进程的调度策略。

这个函数的返回值是一个整数，表示新进程的进程ID，或者在出现错误时返回 -1 并设置 errno。

请注意，os.posix_spawn() 在所有平台上可能并不可用。特别是在 Windows 上，这个函数是不可用的。在使用它之前，建议检查其可用性。

os.posix_spawnp(path, argv, env, *, file_actions=None, setpgroup=None, resetids=False, setsid=False, setsigmask=(), setsigdef=(), scheduler=None)

os.posix_spawnp() 是 Python 的另一个用于创建新进程的函数，它与 os.posix_spawn() 类似，但有一个关键的区别：os.posix_spawnp() 会使用 PATH 环境变量来查找要执行的程序。这意味着你可以直接传递程序的名称（而不是完整的路径）作为 path 参数，系统会在 PATH 中查找该程序。

以下是 os.posix_spawnp() 函数的参数解释：

• path: 要执行的程序的名称。由于该函数会使用 PATH 环境变量来查找程序，因此不需要提供完整的路径。
• argv: 一个列表，表示要传递给新进程的参数。argv[0] 通常是程序的名称，argv[1:] 是传递给程序的参数。
• env: 一个字典，表示新进程的环境变量。

其余的参数与 os.posix_spawn() 相同：

• file_actions: 可选的文件操作列表。
• setpgroup: 控制新进程的进程组设置。
• resetids: 是否重置新进程的用户ID、组ID和进程组ID。
• setsid: 是否创建新的会话。
• setsigmask: 设置新进程中要阻塞的信号。
• setsigdef: 设置新进程中的信号处理程序。
• scheduler: 设置新进程的调度策略（如果支持的话）。

返回值和错误处理与 os.posix_spawn() 相同：成功时返回新进程的进程ID，失败时返回 -1 并设置 errno。

请注意，由于 os.posix_spawnp() 依赖于 PATH 环境变量来查找程序，因此如果 PATH 没有正确设置，或者程序不在 PATH 中，该函数将失败。此外，和 os.posix_spawn() 一样，os.posix_spawnp() 在所有平台上可能并不可用，特别是在 Windows 上。在使用之前，建议检查其可用性。