《UNIX环境高级编程》学习笔记四 —— 进程环境、进程控制

一、main函数

       C程序总是从main函数开始执行，main函数原型是：

                                                             int  main ( int  argc,  char  *argv[] );

       其中，argc是命令行参数的数目，argv是指向参数的各个指针所构成的数组。

       当内核执行C程序时，在调用main前先调用一个特殊的启动例程。可执行程序文件将此启动例程指定为程序的起始地址。启动例程从内核获取命令行参数和环境变量值，然后为按上述方式调用main函数做好安排。（类似线程函数的调用方式）

 

二、进程终止

        有8种方式使进程终止。其中5种为正常终止，它们是：

        1.从main返回；

        2.调用exit；

        3.调用_exit或_Exit；

        4.最后一个线程从其启动例程返回；

        5.最后一个线程调用pthread_exit()。

        异常终止有5种，它们是：

        1.调用abort；

        2.接到一个信号；

        3.最后一个线程对取消请求做出相应。

 

        如果将启动例程以C代码形式表示（实际该例程常常用汇编语言编写），则调用main函数的形式可能是：

                                                                 exit (main(argc, argv)

 

1.退出函数

         #include  <stdlib.h>

         void  exit(int  status);

         void  _Exit(int  status);

         #include  <unistd.h>

         void  _exit(int  status);

 

        3个函数用于正常终止一个程序。_exit和_Exit立即进入内核，exit则先执行一些清理处理，然后返回内核。

        3个退出函数带的整形参数成为终止状态或退出状态。如果调用退出函数时不带终止状态，或者main函数执行了一个无返回值的return语句，或者main函数没有声明返回类型为整型，则该进程的终止状态是未定义的；如果main函数的返回类型是整形，且执行到最后一条语句时返回，那么该进程的终止状态是0。

                                                                    echo  $?       返回上一条命令的终止状态

        注： 将main声明为返回整形，但在main函数体内用exit代替return，对某些C编译器和UNIX程序会产生不必要的警告，因为这些编译器不了解main中exit与return语句的作用相同。解决方法一：在main中使用return语句；解决方法二：将main说明为void而不是int。POSIX 1和ISO C定义main表示返回整形。

2.一个C程序是如何启动和终止的

 

三、C程序存储空间布局

       1.正文段：CPU执行机器指令部分‘

       2.初始化数据段：比如 int  maxcount  =  99;

       3.未初始化数据段：比如 int  sum[1000]；

       4.栈：自动变量和每次函数调用所需保存的信息

       5.堆：动态储存分配

 

四、存储空间分配

       #include  <stdlib.h>

       void  *malloc(size_t  size);

       void  *calloc(size_t  nobj,  size_t  size);

       void  *realloc(void  *ptr,  size_t  newsize);

       void  *free(void  *ptr);

 

        malloc分配指定字节数的存储区，初始值不确定。

        calloc为指定数量指定长度的对象分配存储空间，初始值为0。

        realloc增加或减少以前分配区的长度，新增区域的初始值不确定。

        free释放ptr指向的存储空间。

 

五、进程标识

        进程ID是唯一的，但可以复用。大多数UNIX系统采用延迟复用算法，使得赋予新建进程的ID不同于最近终止进程所使用的ID，防止将新进程误认为是使用同一ID的旧进程。

        #include  <unistd.h>

        pid_t  getpid(void);                      返回调用进程的ID

        pid_t  getppid(void);                    返回调用进程的父进程的ID

 

六、创建新进程

        #include  <unistd.h>

        pid_t  fork(void);

        子进程返回0；父进程返回子进程ID；出错返回-1。

        

        子进程和父进程继续执行fork调用之后的指令（从返回值开始，所以fork返回两次，一次是子进程返回，一次是父进程返回）。父进程和子进程共享正文段，不共享存储空间部分。同时，父子进程遵循共享变量读时共享写时复制原则。

 

         创建新进程有其他函数vfork，但在可移植应用程序中不应该使用这个函数。

       

七、wait和waitpid

         #include  <sys/wait.h>

         pid_t  wait(int  *statloc);

         pid_t  waitpid(pid_t  pid, int  *statloc, int  options);

        

        statloc是一个整形指针。如果statloc不是一个空指针，则终止进程的终止状态就存放在它所指向的单元内，可通过一些宏调用显示终止状态；如果不关心终止状态，则可将该参数指定为空指针。

 

     wait函数必须阻塞到一个子进程终止，才会继续执行下一步操作；waitpid可指定等待某个子进程的终止，也可以选择不阻塞。

     wait函数功能：1.阻塞等待子进程退出；

                              2.回收子进程残留资源；

                              3.获取子进程结束状态（退出原因）

     waitpid参数pid ：            > 0  回收指定ID的进程    

                                             -1   回收任意子进程 

                                            0    回收和当前调用waitpid一个组的所有子进程   

 

八、gdb调试

                    set  follow-fork-mode  parent    设置跟踪父进程（默认） 

                   set  follow-fork-mode  child    设置跟踪子进程

 

九、进程中调用新进程（但当前进程ID不会改变）

 

十、回收进程

    孤儿进程：父进程先于子进程结束，则子进程成为孤儿进程。子进程的父进程变成init进程，成为init进程领养孤儿进程。

    僵尸进程：子进程终止，父进程尚未回收，子进程残留资源（PCB）存放于内核中，变成僵尸进程。（kill无法清除僵尸进程）   

十一、进程间通信方式

             管道：使用最简单

             信号：开销最小

             共享映射区：无血缘关系：

             本地套接字：最稳定

 

十二、管道

              管道本质是一个内核缓冲区（伪文件）；

              由两个文件描述符引用，一个表示读，一个表示写（单向的）；

  局限性：

               1.数据不能自己写自己读；

               2.一旦读走就不在管道中；

               3.管道采用半双工通信；

               4.只能在有公共父端的进程间使用。