进程控制——进程创建/进程等待_流程如下图,父进程创建子进程,子进程在暂停8s之后退出,父进程用如图非阻塞方式等-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/a_struggling_monkey/article/details/90107611

●进程创建：

一、fork函数

1.定义：fork函数用于从已经存在的进程中创建一个新的进程。新的进程称为子进程，而原来的进程是父进程。

#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

看下面的代码：

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
    pid_t pid;
    printf("before:pid is %d\n",getpid());
    pid=fork();
    printf("after: pid is %d,fork return %d\n",getpid(),pid);
    sleep(2);
    return 0;
}

运行结果：fork之前父进程独立执行，fork之后，父子两个执行流分别执行。

2.fork之后的内核：

进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做：
1.分配新的内存块和内核数据结构给子进程。
2.将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程。
3.添加子进程到系统进程列表当中。
4.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。但每个进程都将可以开始它们自

己的旅程，这也就印证了上面的代码为什么只打印了一次before两次after，因为子进程是从fork之后的代码开始运行的。

注意：fork之后，谁先执行完全由调度器决定。

3.fork的写时拷贝

父进程创建子进程，代码共享（即页表映射到同一个位置），数据以写时拷贝的方式私有一份。

写时拷贝：只有需要的时候才给，物尽其用。

只有要修改的时候才拷贝。

更多关于写时拷贝和虚拟地址空间参考：https://blog.youkuaiyun.com/a_struggling_monkey/article/details/83655246

4.fork常规用法

1>一个父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段。例如，父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。
2>一个进程要执行一个不同的程序。例如子进程从fork返回后，调用exec函数。

5.fork调用失败的原因

1>系统中有太多的进程

2>实际用户的进程数超过了限制

小知识：

内核通过PID标识每一个进程，我的进程最大默认值为131072，它也是系统中允许同时存在进程的最大数目。

二、vfork函数

1.定义：和fork一样，vfork也是用来创建子进程的。但是：

1>vfork用于创建一个子进程，子进程和父进程共享地址空间。(fork的子进程有独立的地址空间)

2>vfork保证子进程先运行，在子进程调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行。

2.使用：

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int val=10;

int main()
{
    pid_t pid;
    pid=vfork();
    if(pid==0)
    {   
        sleep(3);
        val=20;
        printf("child val=%d\n",val);
        exit(0);
    }   
    else
    {   
        printf("parent val=%d\n",val);
    }   
    return 0;
}

●进程等待

一、进程等待的必要性

1.子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成‘僵尸进程’的问题，进而造成内存泄漏。

2.进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的kill -9 也无能为力，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程。

3.最后，父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。如，子进程运行完成，结果对还是不对，或者是否正常退出。

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。

二、进程等待的方法

1.wait方法

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

2.waitpid方法：

pid_ t waitpid(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进程ID；
如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0；
如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；
参数：
pid：
Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。
Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。
status:
WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）
options:
WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进程的ID。

说明：

●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.获取子进程status

1>wait和waitpid，都有一个status参数，该参数是一个输出型参数，由操作系统填充。

2>如果传递NULL，表示不关心子进程的退出状态信息。否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程。

3>status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下图（只研究status低16比特位）：

低七位表示是否收到信号，次低八位表示退出码。

要获得右八位：0x7F按位与status

获得左八位：status右移八位然后按位与0xFF

core dump标志时如果收到信号，将内存上的数据转到磁盘上看有什么异常。

三、进程等待实例

1.阻塞等待：

  1 #include<unistd.h>
  2 #include<stdio.h>
  3 #include<stdlib.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7     pid_t pid;
  8     pid=fork();
  9     if(pid<0)
 10     {
 11         perror("fork error");
 12         exit(0);
 13     }
 14     else if(pid==0)
 15     {//child
 16         printf("This is child,pid is %d\n",getpid());
 17         sleep(5);
 18         exit(257);
 19     }
 20     else
 21     {
 22         //parent
 23         int status=0;
 24         pid_t ret=waitpid(-1,&status,0);//阻塞等待
 25         printf("father wait...\n");
 26         if(WIFEXITED(status)&&ret==pid)
 27         {
 28             printf("wait child 5s success,child return code is %d\n",WEXITSTATUS(status));
 29         }
 30         else
 31         {
 32             printf("wait failed\n");
 33             return 1;
 34         }
 35     }
 36     return 0;
 37 }

2.基于非阻塞的轮询等待

  1 #include<unistd.h>
  2 #include<stdio.h>
  3 #include<stdlib.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7     pid_t pid;
  8     pid=fork();
  9     if(pid<0)
 10     {
 11         perror("fork error");
 12         exit(0);
 13     }
 14     else if(pid==0)
 15     {//child
 16         printf("This is child,pid is %d\n",getpid());
 17         sleep(5);
 18         exit(257);
 19     }
 20     else
 21     {
 22         //parent
 23         int status=0;
 24         pid_t ret=0;
 25         do
 26         {
 27         ret=waitpid(-1,&status,WNOHANG);//非阻塞等待
 28         if(ret==0)
 29         {
 30             printf("child is running\n");
 31         }
 32         sleep(1);
 33         }
 34         while(ret==0);//循环式
 35         if(WIFEXITED(status)&&ret==pid)
 36         {
 37             printf("wait child 5s success,child return code is %d\n",WEXITSTATUS(status));
 38         }
 39         else
 40         {
 41             printf("wait failed\n");
 42             return 1;
 43         }
 44     }
 45     return 0;
 46 }