Linux：进程控制

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前言

以下主要对进程控制的一些场景进行了简单的描述，主要包含写时拷贝，进程终止(退出)，进程等待，进程替换。

一、写时拷贝

父进程在调用fork函数创建一个子进程之后，子进程是拷贝了父进程的PCB，因此子进程PCB与父进程的PCB是一样的。而PCB中有一个内存指针，它指向了程序地址空间的首地址。这个程序地址空间，实际上是进程虚拟地址空间，它当中保存的地址，并不是数据真实在内存中的地址，而是一个虚拟地址。操作系统通过页表(分页式或分段式或段页式)结构来管理虚拟地址和真实地址之间的映射关系，即操作系统能通过页表找到真实地址。
写时拷贝：当父进程创建子进程之后，父子进程通过页表结构映射到同一块物理内存，当父子进程对当前这块物理内存都不进行修改的时候，他们之间的映射关系是一直不变的，当要进行修改的时候，才拷贝各自一份副本。
写时拷贝属于深拷贝，开辟了新空间。

二、进程终止

1.进程的退出场景
①代码运行完毕，结果正确
②代码运行完毕，结果不正确
③代码异常终止
2.常见的退出方法
①main函数的return返回(正常退出)
②exit函数

exit函数是一个库函数，包含在3号手册。exit函数谁调用谁退出。
③_exit函数
_exit函数是一个系统调用函数，包含在2号手册。_exit函数也是谁调用谁退出。
_exit函数与exit函数区别：exit函数内部封装了_exit函数，exit函数要比_exit函数多做两件事1.刷新缓冲区。2.执行用户自定义的清理函数。
补充：atexit函数(回调函数)
atexit函数参数为函数指针类型，需要接收函数的地址。使用atexit函数传递的函数为回调函数，是用atexit注册了一个函数，这个函数是在main函数结束之后才会调用。
④ctrl+c：结束一个前台进程
4.刷新缓冲区的方法：
①main函数的return返回
②fflush强制刷新
③\n
④exit函数

三、进程等待

1.进程等待的作用：
父进程调用进程等待方法，等待子进程的退出，防止子进程变成僵尸进程。
2.进程等待函数wait

wait函数的参数是一个输出型参数，他的作用是等待子进程退出
重点：如果子进程没有退出，wait函数就会阻塞，(即在返回调用结果之前，该线程会挂起)一直等到子进程退出才会继续向下执行代码。
其中，参数 stat_loc是一个指针，占4个字节，它是把wait函数内部计算的结果通过参数 stat_loc返回给调用者.
细看*stat_loc如下

3.waitpid函数

参数分析 ：

①pid：
pid = -1表示等待任意一个子进程，与wait等效
pid > 0表示等待其进程ID与pid相等的子进程(等待指定的子进程)
②*stat_loc：与wait函数的参数一样
③options：
0：表示阻塞模式
WNOHANG：表示非阻塞模式

四、进程程序替换

1.进程程序替换原理

进程程序替换，就是替换正在运行的程序，让当前的程序区运行其他程序。
替换之后，只是讲进程虚拟地址空间当中的数据段和代码段替换位新的程序，并且更新堆栈。注意：进程替换完毕之后，进程的进程号pid不会改变。

2.进程替换函数：exec函数簇

1.execl

参数分析：
*path：表示待要替换的可执行程序，需要指定可执行程序的路径。
arg：给可执行程序传递的命令行参数。
注意：给arg传递的第一个参数必须是可执行程序本身，且可变参数列表也是传递给可执行程序的参数，需要以NULL结尾。
…：可变参数列表。
例如：

程序的执行结果：

execl函数返回值：
如果替换成功，则执行替换后的程序，没有返回值，替换失败，返回-1

2.execlp

参数分析：
*file：表示待要替换的可执行程序，可以不用给路径，但这个待要替换的程序必须在PATH环境变量中能搜索的到
arg和… 表示的含义同execl
例如：

3.execle

参数分析：
*path，arg和… 表示的含义同execlp
envp[]：表示程序员需要自己组织环境变量

4.execv

参数分析：
*path：表示待要替换的可执行程序，需要指定可执行程序的路径。
argv[]：一个指针数组，保存给可执行程序传递的参数，argv[]的第一个必须是可执行程序本身，最后一个元素要以NULL结尾

5.execvp

参数分析：
*file：同execlp
argv[]同execv

6.execve

*file：同execlp
argv[]同execv
envp[]：表示程序员需要自己组织环境变量

7.总结

1.函数名中带有p，表示会自动搜索环境变量，函数名中没有p，则不会自动搜索环境变量
2.函数名中带有e，表示程序员需要自己组织环境变量，函数名中没有e，则程序员不用自己组织环境变量
3.exec函数簇中，只有execve函数是系统调用函数，其他都属于库函数

3.进程程序替换应用场景

1.bash：
bash的工作流程：bash先创建一个子进程，让子进程进行进程程序替换，替换为程序员输入的命令
2.守护进程：
守护进程的作用是为了保护业务进程。
在启动业务进程的时候，不是直接启动业务程序，而是启动一个守护进程，让守护进程创建一个子进程，并让子进程进行进程程序替换替换为业务程序进程。由守护进程和业务进程进行通信，告知业务进程的情况：①业务进程正常，守护进程不做处理②业务进程异常，则由守护进程创建一个子进程，让子进程进行进程程序替换。