Linux——进程（下）

一.进程创建

进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做：

• 分配新的内存块和内核数据结构给子进程
• 将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
• 添加子进程到系统进程列表当中
• fork返回，开始调度器调度

二.进程终止

1.为什么终止

释放曾经的代码和数据所占据的空间。释放内核数据结构。

2.终止的三种情况

• 代码跑完，结果正确
• 代码跑完，结果不正确
• 代码执行时，出现了异常，提前退出了。

echo $?指令：父进程bash获取到最近一个的子进程的退出码，要知道子进程的退出情况。

结果是否正确可以通过进程的退出码决定，****退出码为0表示退出成功，非0则表示失败。

非0的情况有多种，每个退出码都代表失败的不同原因，可以使用下述函数，通过退出码来打印退出信息：

**char *strerror(int errnum); **

父进程bash要通过退出码来获取子进程的退出情况（成功或失败，失败的原因），为用户负责。

进程的异常退出，本质是进程收到了OS发出的进程信号。

想知道进程如何异常退出，可以看进程退出时的退出信号是多少。

衡量一个进程退出的情况，只需要两个数字，退出码和退出信号。

3.如何终止

• main函数中直接return，表示进程终止(非main函数，return表示函数结束，而非进程退出)。
• 代码调用exit函数。在代码的任意位置调用exit，都代表进程终止。
• _exit() -- 系统指令。

exit和_exit的区别：exit会在进程退出时冲刷缓冲区，_exit不会。

三.进程等待

1.为什么等待

任何子进程，在退出情况下，一般必须要被父进程进行等待。等待的原因如下：

• 父进程通过等待，解决子进程退出的僵尸问题，回收系统资源（必须考虑）。
• 获取子进程的退出信息，知道子进程是因为什么原因退出的（非必须）。

2.怎么等待

函数

• *pid_t wait(int status)：等待父进程中，任意一个子进程退出，等待成功返回子进程的pid。
• *pid_t waitpid(pid_t pid,int status,int options)

在子进程退出之前，父进程会一直进行阻塞等待，而不会执行自己的代码。

参数

pid：

• pid = -1 ，表示等待任一个子进程，与wait等效。
• pid>0，等待其进程ID与输入的pid相等的子进程。

status：

输出型参数，用于得到子进程的退出信息。退出信息包括：退出码和退出信号。

如果父进程不关心子进程的退出信息，则可以设为NULL。

int类型的status由32位组成，其中高16位不使用，对于低16位，高8位为进程的退出码，低七位为进程的退出信号。

• WIFEXITED(status)函数：若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否正常退出）
• WEXITSTATUS(status)函数：若WIFEXITED函数返回值非零，提取子进程退出码。（查看进程退出码）

options：

子进程没有退出，而父进程在执行waitpid等待子进程，就会导致阻塞等待，即options默认为0。

将options改为WNOHANG，则为非阻塞等待。

在阻塞等待下，父进程调用waitpid函数会一直等待子进程的状态，直到其达到某种情况(如退出)才会停止等待。

在非阻塞等待下，父进程调用waitpid函数只会确认一次子进程的状态，而不进行等待，可以干其他事。此时，父进程需要循环调用waitpid函数来判断子进程是否退出，

**非阻塞等待 + 循环 = 非阻塞轮询 **

返回值

阻塞等待：

• 当正常返回的时候，waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
• 如果调用中出错，则返回-1，这时erron会被设置成相应的值以示错误所在。

非阻塞等待：

• pid_t > 0：等待成功的，子进程退出了，并且父进程回收成功。
• pid_t < 0：等待失败了。
• pid_t == 0：检测是成功了，只不过子进程还没完全退出，需要你下一次进行重复等待。

四.进程替换

使用exec*系列的函数，在原本的程序中执行新的程序，称为程序替换。

其本质是exec*系列的函数类似于linux系统上的加载函数，将新的程序加载到内存中。

exec*系列的函数，执行完之后，后边的代码不会再被执行，因为被替换了。

这些函数的返回值不用关心，只要替换成功，就不会向后运行，如果向后运行，代表替换失败。

进程 = 内核数据结构 + 代码和数据，而进程替换即替换****掉代码和数据，没有创建新的进程，而是复用原本的虚拟地址空间和页表，重新建立页表映射关系。

当父进程创建子进程，通过进程替换让子进程去执行一个新的进程时，父进程的代码和数据都将进行写时拷贝，子进程将享有新的代码和数据，实现与父进程的完全独立。

1.替换函数

exec*是整个替换函数系列的开头，后边追加的字符则代表不同的含义。

（1）execl

**int execl(const char path,const char arg,...)

• “l”代表list，即列表，表示该函数可以按列表方式执行程序。
• path是程序所在的路径，执行程序必须要给出其所在的路径。
• arg表示程序名（指令名）。
• "..."表示该函数为变参函数，用于追加多个后缀指令。
• 参数必须以NULL结尾。

例子：

execl("/usr/bin/ls","ls","-l","-a",NULL);

ls -l -a即为一个列表

执行ls -l -a指令。

（2）execv

**int execv(const char path, char const argv[])

• "v"表示数组vector，说明该函数调用的指令需要从数组中获取。
• argv即为要存放指令的数组。

例子：

*char const argv[] = ("ls","-l","-a",NULL);

execv("/usr/bin/ls",argv);

execlp/execvp

**int execlp(const char flie,const char arg,...)

**int execvp(const char file, char const argv[])

"p"表示环境变量PATH。

这两个函数与上述两种函数功能完全相同，但是使用这两个函数，第一个参数可以不传要执行的程序所在的路径，而只需传入该程序的名字，而后函数会从系统的PATH环境变量下找到该程序并执行。

execle/execvpe

**int execle(const char *flie,const char arg,...,char const envp[])

**int execvpe(const char *file, char const argv[],char const envp[])

e表示环境变量，使用这两种函数，用户替换程序的环境变量。

本质是用新的环境变量替换程序原本的环境变量， 使其成为新环境变量下的程序。