Unix系统编程(3) - 进程

1、进程

1.1 进程

Linux操作系统中，在系统内核中为每一个进程对应一个PCB(进程控制块)用来维护该进程。进程控制块是用结构体task_struct来定义的。
该结构体中有这些主要的信息：
1. 进程id
2. 进程状态（运行，就绪，睡眠，停止）
3. 进程切换时需要保存和恢复的一些CPU寄存器
4. 描述虚拟地址空间信息
5. 描述控制终端信息
6. 当前工作目录
7. umask掩码
8. 文件描述符表
9. 信号相关信息
10. 用户id, 组id
11. 控制终端 session和进程组
12. 进程可以使用的资源上限

系统为每一个进程分配0~4G的虚拟地址空间。

• 程序管理内存的最小单位是page(4096Byte),如果需要的内存不够4096字节，实际上开辟的也是4096字节。
• 每个程序对应独立的虚拟内存，调用的时候先找自己的虚拟内存，然后实质上是通过虚拟内存找物理内存。
• 每个进程共享操作系统的kernel

1.2进程的状态

进程一共有4中状态，状态之间可以转化。

2. 进程控制原语

2.1 fork()

fork()用来创建一个进程，man page中的定义是：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);

fork调用失败则返回-1 ，调用成功的返回值见下面的解释。

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
        pid_t pid;
        char *message;
        int n;
        pid = fork();
        if (pid < 0) {
                perror("fork failed");
                exit(1);
        }
        if (pid == 0) {
                message = "This is the child\n";
                n = 6;
        } else {
                message = "This is the parent\n";
                n = 3;
        }
        for(; n > 0; n--) {
                printf(message);
                sleep(1);
        }
        return 0;
}

上述代码的执行过程：

fork()的特点：

• 执行一次，返回两次
• 若创建成功，在子进程中返回0，父进程中返回子进程的pid
• 读时共享，写时复制（好处：节省无力内存，节省拷贝时间）

2.2 exec()

exec()其实是一个函数组：

#include <unistd.h>
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const 
envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const 
envp[]);

他们的不同可以用下图很容易就可以区分：