进程

最新推荐文章于 2025-03-29 14:24:25 发布

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每个进程在内核中都有一个进程控制块（PCB）来维护进程相关的信息，Linux内核的进程控制块是task_struct结构体

进程id。系统中每个进程有唯一的id，在C语言中用pid_t类型表示，其实就是一个非负整数。
进程的状态，有运行、挂起、停止、僵尸等状态
进程切换时需要保存和恢复的一些CPU寄存器。
描述虚拟地址空间的信息。
描述控制终端的信息。
当前工作目录（Current Working Directory）。
umask掩码。
文件描述符表，包含很多指向file结构体的指针。
和信号相关的信息。
用户id和组id。
控制终端、Session和进程组。
进程可以使用的资源上限（Resource Limit）。

FORK函数:

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

pid_t fork(void);

fork的作用是根据一个现有的进程复制出一个新进程，原来的进程称为父进程（Parent Process），新进程称为子进程（Child Process）.

EXEC函数:

#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[]);

这些函数如果调用成功，该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换，从新程序的启动例程开始执行，不再返回，如果调用出错则返回-1，所以exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。

不带字母p（表示path）的exec函数第一个参数必须是程序的相对路径或绝对路径
带有字母l（表示list）的exec函数要求将新程序的每个命令行参数都当作一个参数传给它，命令行参数的个数是可变的，因此函数原型中有…，…中的最后一个可变参数应该是NULL，起sentinel的作用
对于带有字母v（表示vector）的函数，则应该先构造一个指向各参数的指针数组，然后将该数组的首地址当作参数传给它，数组中的最后一个指针也应该是NULL，就像main函数的argv参数或者环境变量表一样。
对于以e（表示environment）结尾的exec函数，可以把一份新的环境变量表传给它，其他exec函数仍使用当前的环境变量表执行新程序。

WAIT和WAITPID函数：

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

pid_t wait(int *status);
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

若调用成功则返回清理掉的子进程id，若调用出错则返回-1。父进程调用wait或waitpid时可能会：

阻塞（如果它的所有子进程都还在运行）。
带子进程的终止信息立即返回（如果一个子进程已终止，正等待父进程读取其终止信息）。
出错立即返回（如果它没有任何子进程）。、、

这两个函数的区别是：

如果父进程的所有子进程都还在运行，调用wait将使父进程阻塞，而调用waitpid时如果在options参数中指定WNOHANG可以使父进程不阻塞而立即返回0。
wait等待第一个终止的子进程，而waitpid可以通过pid参数指定等待哪一个子进程。

管道：

#include <unistd.h>
int pipe(int filedes[2]);

调用pipe函数时在内核中开辟一块缓冲区（称为管道）用于通信，它有一个读端一个写端，然后通过filedes参数传出给用户程序两个文件描述符，filedes[0]指向管道的读端，filedes[1]指向管道的写端（很好记，就像0是标准输入1是标准输出一样）。所以管道在用户程序看起来就像一个打开的文件，通过read(filedes[0]);或者write(filedes[1]);向这个文件读写数据其实是在读写内核缓冲区。pipe函数调用成功返回0，调用失败返回-1。

父进程调用pipe开辟管道，得到两个文件描述符指向管道的两端。
父进程调用fork创建子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向同一管道。
父进程关闭管道读端，子进程关闭管道写端。父进程可以往管道里写，子进程可以从管道里读，管道是用环形队列实现的，数据从写端流入从读端流出，这样就实现了进程间通信

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#define MAXLINE 80

int main(void)
{ 
   int n;
   int fd[2]; 
   pid_t pid; 

   char line[MAXLINE];

   if (pipe(fd) < 0){
          perror("pipe");
          exit(1);
   }
   if ((pid = fork()) < 0) {
          perror("fork");
          exit(1); 
   } 
   if (pid > 0) { /* parent */ 
          close(fd[0]); 
          write(fd[1], "hello world\n", 12); 
          wait(NULL);
   } else { /* child */ 
          close(fd[1]); 
          n = read(fd[0], line, MAXLINE);
          write(STDOUT_FILENO, line, n); 
   } 

return 0;
}