【Linux】进程控制

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进程控制

1. 进程创建

1.1 fork函数初始

fork函数从已经存在的进程中创建一个新的进程。新进程称为子进程，而原进程称为父进程

#include<unistd.h>
pid_t fork(void);
返回值：子进程中返回0， 父进程返回子进程id，出错返回-1

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给子进程
添加子进程到系统进程列表当中
fork返回，开始调度器调度

当一个进程调用fork之后，就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。但每个进程都可以有自己做的活

如下代码：

输出结果如下：

这里看到三行输出，进程30170先打印before消息，然后打印after。另一个after由30171打印的。这里的30171没有打印before？为神马？

主要是因为fork之前父进程独立执行，fork之后，父子两个执行流分别执行。

注意：fork之后谁先执行完全由调度器决定

1.2 fork函数返回值

子进程返回0
父进程返回子进程的pid

1.3 写时拷贝

父子代码共享，数据也是共享的，当任意一方试图写入，就通过写时拷贝的方式各自一份副本

1.4 fork常规用法

一个进程希望复制自己，使子进程同时执行不同的代码段
一个进程要执行不同的程序

1.5 fork调用失败的原因

系统中有太多的进程
实际用户的进程超过了限制

2. 进程终止

代码运行完毕，结果正确
代码运行完毕，结果不正确
代码异常终止

2.1 进程常见的退出方法

正常终止，可以通过查看退出码

echo $?

查看进程退出码

从main返回
调用exit
_exit

异常退出：

ctrl + c

信号异常终止

2.1.1 _exit函数

#include<unistd.h>void_exit(int status);
参数：status定义了进程的终止状态，父进程通过等待来获取该值

虽然status是int，但是又有低8位可以被父进程调用。所以_exit(-1)时，在终端查看返回值是255

2.1.2 exit函数

#include<unistd.h>voidexit(int status);

exit

函数最后也会调用

_exit

，但是在调用该函数之前，还做了其他工作

执行用户通过atexit或on_exit定义的清理函数
关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入
调用_exit

return退出

return是一种常见的退出进程的方法。执行

return n

等同于执行

exit(n)

因为调用main的运行时函数会将main的返回值当做exit的参数

3. 进程等待

进程等待的必要性

子进程如果退出，父进程不管不顾，就可能造成僵尸进程的问题造成内存泄漏
进程一旦变成僵尸进程，谁也没办法杀死一个死去的进程
父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道
父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息

3.1 进程等待的方法

wait方法

#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);
返回值：
    成功返回等待进程的pid，失败返回-1
    
参数：
    输出型参数，获取子进程退出状态，不关心可以设置成NULL

waitpid方法

pid_twaitpid(pid_t pid,int*status,int options);
返回值：
    当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的ID
    如果设置了选项WONHANG，而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可以收集，返回0
    如果调用中出现了错误，返回-1， 这是errno会被设置成相应的值以指示错误所在
    
参数：
    pid：
            pid =-1: 等待一个子进程。与wait效果相同
            pid >0: 等待其他进程ID与pid相等的子进程
   status：
            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）
            若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）

如果子进程已经退出，调用wait/waitpid时， wait/waitpid会立即返回，并且释放资源，获得子进程退出信息
如果在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在且正常运行，则进程可能阻塞
如果不存在该子进程，则立即出错返回

3.2 获取子进程status

wait/waitpid ，都有一个status参数，这个参数是一个输出型参数，由操作系统填充
如果传递NULL，则表示不关心子进程的退出状态信息
否则，操作系统会根据改参数，将子进程的退出信息返回给父进程
status不能简单的当成整形来看待，可以当做位图来看待

4. 进程的程序替换

替换原理

用fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序（但有可能执行不同的代码分支），子进程要调用一种

exec

函数以执行另一个进程。当进程调用一种

exec

函数，该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换，从新程序的启动历程开始执行。调用

exec

函数并不创建新进程，所以调用前后进程的id没有改变

4.1 替换函数

有六种以

exec

开头的函数，统称

exec

函数

intexecl(constchar*path,constchar*arg,...);intexeclp(constchar*file,constchar*arg,...);intexecle(constchar*path,constchar*arg,...,char*const envp[]);intexecv(constchar*path,char*const argv[]);intexecvp(constchar*file,char*const argv[]);intexecve(constchar*path,char*const argv[],char*const envp[])

execl函数