fork函数如何创建进程，exit/_exit函数如何使进程终止的详细分析与代码实现

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fork创建进程

介绍

    fork用来创建一个新进程(child proccess),你要创建一个新进程，首先得知道一个进程中都包含上面东西。

    系统数据

    用户数据

    指令

     fork一个新进程时，这个新进程的 数据 和 指令 来源于哪里呢?

            来源于它爸爸(父进程，调用fork的那个进程)

    fork这个函数在创建子进程时，都复制了父进程的哪些内容呢：  

            copy了父进程的数据和指令！！！
             父进程的变量，数据对象，
             标准IO缓冲区
             文件描述符
             ...
             copy完了后，父子进程就独立啦。

        通过fork的不同的返回值，来区分到底是父进程返回，还是子进程返回。

接口

头文件

        #include <sys/types.h>
         #include <unistd.h>

    函数功能

        创建一个子进程

    函数原型

         pid_t fork(void);

    函数参数

        无

    函数返回值

        如果失败返回-1，同时errno被设置。

        如果成功：  

            父进程返回 子进程的pid( > 0) 

            子进程返回  0

代码实例

    以下是获取自己的进程ID与获取父进程的IP的函数

            头文件 

            #include <sys/types.h>
             #include <unistd.h>

        函数原型 

            pid_t getpid(void);  //用于获取自己的进程pid 
             pid_t getppid(void); //用于获取父进程的pid 

    以下代码实现创建一个子进程，并且父子进程分别输出自己的id。

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

int main()
{
    pid_t pid = fork();
    if(-1 == pid)
    {
        perror("fork failed!");
        return -1;
    }
    else if(0 == pid)    //子进程
    {
        printf("这是子进程,我的ID为%d\n",getpid());
        printf("这是子进程，我的父进程ID为%d\n",getppid());
    }
    else if(pid > 0)
    {
        printf("这是父进程,我的ID为%d\n",getpid());
        printf("这是父进程，我的子进程ID为%d\n",pid);
        printf("这是父进程，我的父进程ID为%d\n",getppid());;
    }
    return 0;
}

思考

    (1) fork一旦成功，就会有父进程和子进程，那么fork之后，到底是父进程先执行，还是子进程先执行呢？

    (2)fork子进程会拷贝父进程的指令和数据，它到底拷贝了父进程哪些数据呢？ 

                a:父进程全部的用户数据
                 b:父进程打开的文件描述符及状态
                 c:标准IO的缓冲区  
                 d:信号的处理方式

     (3)fork之后的子进程与父进程有什么区别？

            进程ID不同。子进程可以通过getpid()函数获取自己的进程ID，可以通过getppid()函数获取父进程的进程ID。
             子进程中的tms_utime tms_stime tms_cutime 和 tms_ustime的值设为0。
             子进程不继承父进程设置的文件锁，但继承了父进程中的所有互斥锁、读写锁和条件变量（包括它们的状态）。
             子进程拥有自己独立的地址空间，但是在fork之后exec之前两个进程用的是同一份物理页面。
             子进程的执行顺序和父进程是不确定的，取决于系统调度。

终止进程

    进程的终止一般有两种情况：第一是自己退出，常见的方法为main函数返回值，程序退出。第二种情况就是调用一些进程退出函数执行终止进程，例如exit/_exit函数与wait/waitpid函数。接下来外面就重点来讲解这两类程序退出函数。

exit/_exit函数

    exit函数和_exit函数都是用来终止进程的，但它们有以下区别：

            exit函数在终止进程之前，会先执行一些清理操作，比如调用atexit注册的函数，刷新所有文件缓冲区，关闭所有打开的文件描述符，销毁线程本地对象等。_exit函数则直接进入内核，不做任何清理操作。

            exit函数的参数是一个无符号整型，表示进程的退出状态，只有第八位有效（0-255），超出255将表示未定义退出状态值。_exit函数的参数是一个整型，表示进程的退出状态，但不一定是0-255。

            exit函数是标准C库函数，定义在<stdlib.h>头文件中。_exit函数是POSIX系统调用，定义在<unistd.h>头文件中。

接口

    头文件 

                 #include <stdlib.h>

            函数功能 

                让进程退出，正常退出，做一些清理工作(如：把缓冲区的内容，同步到文件中去)

            函数原型

                void exit(int status);

            函数参数

                int status    //表示退出码，表示退出状态，退出码的具体含义，由程序员来解释。    
             函数返回值 

                无

             头文件  

                 #include <unistd.h>

            函数功能

                _exit 坐火箭走的，让中止进程，来不及做清理工作

            函数原型 

                 void _exit(int status);

            函数参数  

                int status    //表示退出码，表示退出状态，退出码的具体含义，由程序员来解释。

            函数返回值

                无

代码实例

    你可以使用命令行参数来指定文件名和打开模式，然后根据模式来调用exit()函数或_exit()函数。例如，你可以输入

./a.out test.txt w

来打开test.txt文件并写入内容，或者输入

./a.out test.txt r _exit

来打开test.txt文件并读取内容，然后调用_exit()函数。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc < 3) // 检查命令行参数是否足够
    {
        printf("Usage: %s filename mode [exit_mode]\n", argv[0]); // 输出用法提示
        return 1;
    }
    char *filename = argv[1]; // 获取文件名
    char *mode = argv[2]; // 获取打开模式
    char *exit_mode = argv[3]; // 获取退出模式
    FILE *fp = fopen(filename, mode); // 打开文件
    if (fp == NULL) // 检查文件是否打开成功
    {
        printf("Cannot open file %s\n", filename); // 输出错误信息
        return 2;
    }
    if (strcmp(mode, "w") == 0) // 如果是写入模式
    {
        printf("Writing to file %s\n", filename); // 输出提示信息
        fprintf(fp, "Hello, file!\n"); // 写入内容到文件
    }
    else if (strcmp(mode, "r") == 0) // 如果是读取模式
    {
        printf("Reading from file %s\n", filename); // 输出提示信息
        char buffer[100]; // 定义缓冲区
        while (fgets(buffer, 100, fp) != NULL) // 循环读取文件内容
        {
            printf("%s", buffer); // 输出文件内容到标准输出
        }
    }
    else // 如果是其他模式
    {
        printf("Invalid mode %s\n", mode); // 输出错误信息
        fclose(fp); // 关闭文件
        return 3;
    }
    fclose(fp); // 关闭文件
    if (exit_mode != NULL && strcmp(exit_mode, "_exit") == 0) // 如果指定了_exit()函数
    {
        _exit(0); // 调用_exit()函数
    }
    else // 否则
    {
        exit(0); // 调用exit()函数
    }
    
}