linux系统编程--进程概念与创建（三）

概念

多用户多任务的操作系统，必须对程序能够并行执行。
核心的概念就是进程，或者说进程是操作系统资源管理的最小单位。
操作系统通过进程来管理计算机的软，硬件资源。

进程和程序的区别： 进程是动态的实体，是程序的一次执行过程；程序是静态的，是保存在硬盘上的代码。

线程： 在进程内又划分了许多线程，它是比进程更小的，能独立运行的基本单位。它与同一个进程中的其他线程共享进程的全部资源。

进程在执行过程中拥有独立的内存空间，而进程所属的内部线程共享这些内存。

一个线程可以创建或者撤销另一个线程，同一个进程中的多个线程可以并行执行。

在linux下可以使用ps或者pstree来查看当前系统中的进程。

进程标识

linux中，每个进程都有一个唯一的进程ID标识，进程ID是一个非负数，每个进程除了进程ID之外，还有一些其他的标识信息。
在unistd.h头文件中：

函数声明	功能
getpid(id)	获得进程ID
getppid(id)	获得进程的父进程ID
getuid()	获得进程的实际用户ID
geteuid()	获得进程的有效用户ID
getgid()	获得进程的实际组ID
getegid(id)	获得进程的有效组ID

进程结构

一个进程由3个部分组成：代码段，数据段和堆栈段。
代码段存放程序的可执行代码；数据段存放程序的全局变量、常量、静态变量； 堆用来存放动态分配的变量；栈用来存放函数调用，如函数的参数、函数内部的局部变量。

进程的有以下几种状态：
①运行状态（R）： 进程正在运行或在运行队列中等待运行。

②可中断等待状态(S)：进程正在等待某个事件完成（如等待数据到达），等待过程可以被信号或定时器唤醒。

③不可中断等待状态(D)：进程正在等待某个事件完成，但不能被信号或定时器唤醒，必须等待到事件完成。

④僵死状态(Z)：进程已终止，但进程描述符依然存在，直到父进程调用wait()函数后释放。

⑤停止状态(T)：进程因为收到SIGSTIP、SIGSTP、SIGTIN、SIGTOU信号后停止运行或者该进程正在被跟踪（调试程序时，进程处于被跟踪状态）。

用ps命令来查看进程的一些信息

还有一些后缀字符 PID为1的进程，大S为中断等待状态，小s说明该进程为会话首进程。
大I 说明是多线程的进程
<符号说明是高优先级进程，同样N代表低优先级进程，L代表内存锁页，即页不可以被换出内存。

在本机上的执行结果也说明，进程ID不一定就是连续的。

进程的内存映像

程序转化为进程：
①内核把可执行程序读入内存（复制），为程序分配内存空间。

②内核为该程序分配进程标识符（PID）和其他所需资源。

③内核为该程序保存PID及相应的状态信息，把程序放进运行队列中等待执行。

当内核把可执行程序读入内存后，一般布局如图所示：

代码段：即二进制机器代码，代码段是只读的，可以被多个进程共享。如果一个进程创建了一个子进程，父子进程共享代码段，此外子进程还获得父进程数据段、堆、栈的复制（不共享）。

数据段：存储已被初始化的变量，包括全局变量和已初始化的静态变量。

未初始化数据段：存储未被初始化的静态变量，也称为bss段。

堆： 动态分配的变量。

栈：用于函数调用，保持函数的返回值，函数的参数、函数内部的局部变量。

创建进程

创建进程有两种方式，一是由操作系统创建；二是由父进程创建。

由操作系统创建的进程，它们之间是平等的，没有继承关系。
由父进程创建的进程，它是子进程，子进程又可以创建进程，形成一个进程家族。

fork函数是创建一个新进程的唯一方法，这样创建出的进程自然就是子进程。

当创建了一个子进程后，父进程和子进程争夺cpu，抢到cpu者执行，另一个挂起等待。

#include <unistd.h> pid_t fork(void);
一般情况下，函数最多有一个返回值，但fork函数非常特殊，它有两个返回值。
成功调用fork后，当前进程实际上分裂为两个进程，一个返回值是创建的子进程ID，另一个返回值是0.

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


void error_exit(const char * pname);


int main()
{
    pid_t pid;

    pid=fork();

    if(pid==-1)
      { 
          error_exit("open:");
      }

    if(pid==0)
    {
      printf("succes create child process\n");
    }
    else
    {
      printf("the child process pid is :%d\n",pid);
    }
      
       
    return 0;
}
void error_exit(const char * pname)
{
    perror(pname);
    exit(1);
}

if语句只写了一次，但实际运行了两次，这就是因为父进程运行一次，子进程运行一次。
通过返回值，就能区分到底是哪个进程在运行了，返回值为0，代表子进程在运行。如果返回值大于0，代表父进程在运行。

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

void error_exit(const char * pname);


int main()
{
    pid_t pid;

    pid=fork();

    if(pid==-1)
      { 
          error_exit("open:");
      }

    if(pid==0)
    {
      //printf("succes create child process \n");
      printf("child process pid is running %d\n",getpid());

    }
    else
    {
      printf("the child process pid is :%d\n",pid);
      printf("parent process pid is running %d\n",getpid());
    }
    
      
    return 0;
}
void error_exit(const char * pname)
{
    perror(pname);
    exit(1);
}

注意这里有个弯绕，父进程在运行时，pid是子进程的ID，但是getpid()是当前进程的ID，也即父进程ID

我的运行结果都是父进程先运行，但具体谁先运行时不确定的，取决于内核所使用的调度算法。

把判断改成switch格式

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


void error_exit(const char * pname);


int main()
{
    pid_t pid;

    pid=fork();
    switch (pid)
    {
    case -1:
      
        error_exit("process");
        break;
      

   case 0:
   
        printf("child process pid is running %d\n",getpid());
        break;
   
  default:
    
        printf("parent process pid is running %d\n",getpid());
        break;
  
    }

    
          
    return 0;
}
void error_exit(const char * pname)
{
    perror(pname);
    exit(1);
}