Linux下的进程控制

Linux下的进程控制

1、进程创建

Linux下采用fork创建一个新进程，新进程为原来进程的子进程

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
返回值，出错返回-1，父进程返回子进程的ID，子进程返回0

当一个进程调用fork以后，就会有两个二进制代码相同的进程，自此之后，父子进程分别执行各自的功能。

从如上的程序运行来看，当程序fork以后，自此之后的程序各自运行各自的程序，而不会打印两次before的内容注意，至于是两个进程谁先运行时取决于谁先拿到时间片谁先运行

写时拷贝技术:

通常情况下父子进程共享代码，当数据不发生改变时，父子数据也是共享的，但是当有父进程或者子进程修改了数据，这个时候，父子进程就会分出两个数据块，用来拷贝修改的数据，这样就大大的提高了创建进程的效率，使得fork成为最常用的创建进程的方式。

fork常规的用法：

1、一个父进程希望复制自己，使得父子进程同时执行不同的代码段。
2、一个进程要执行不同的程序。

fork常见的创建进程失败的原因：

系统中的进程过多，导致用户的进程数超出了限制

2、进程退出

为什么要退出一个进程

1、进程异常终止
2、进程运行完毕
3、释放资源

进程的退出方式：

1、main函数中的return
2、库函数接口exit（）
3、系统调用接口_exit（）
4、（异常退出）ctrl+c

exit()函数：

#include <unistd.h>
void exit(int status);

退出前刷新缓冲区
可以在任意地方退出进程

_exit()函数：

#include <unistd.h>
void _exit(int status);

不会刷新缓冲区
可以在任意位置退出进程

main函数中return

退出前会刷新缓冲区
只有在main函数中return才会退出一个进程
注：main函数中return的那个值会作为exit中的参数status。

3、进程等待

若没有进程等待，子进程先于父进程退出，就可能出现僵尸进程，会造成内存泄漏。
父进程可以采用进程等待的方式等待子进程退出，并获取子进程的退出信息，并回收子进程资源

wait()函数：

#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int* status);

参数：进程的退出状态，不关心可置为NULL
返回值：成功返回pid 失败返回-1

waitpid()函数：

#include <sys/wait.h>
waitpid(pid_t pid, int* status, int options);

参数：

参数	描述
pid_t pid = -1	代表等待任意一个进程
status	WIFEXITED（status）若为正常终止的状态，则为真（查看进程是否正常退出）WEXITSTATUS（status）若WIFEXITED（status）非零，提取进程的退出码（查看进程的退出码）
options	WNOHANG若pid指定的进程没有结束，则waitpid函数返回0，正常结束，返回进程的pid

返回值：正常退出，返回pid，进程没有结束返回0

注意：

若是子进程已经退出调用wait/waitpid时，wait/waitpid立即返回，并且释放资源获取子进程的信息
若是在任意时刻调用，子进程可能阻塞
若是不存在子进程，则立即报错返回

获取子进程的status
wait和waitpid会将子进程的status填充进去
如果传递NULL代表不关心子进程的status

status中低16位中的高八位表示进程的退出状态
status中低16位中的低八位中第八位是core dump标志，剩下的低七位表示进程的终止信号，即被信号杀死的进程的信号。




进程的阻塞等待实现：


进程的非阻塞等待实现：

4、程序替换

程序替换的原理

用fork创建进程后，子进程执行的是和父进程相同的程序，子进程常需要调用exec函数族中的函数来执行另外一个程序，当进程调用exec函数族中的函数时，该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换。但是进程的ID不会改变，也就是说，程序替换替换的是进程PCB映射在物理内存上的数据段和代码段

替换函数：

#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 arg[]);
int execvp(const char* file, char* const arg[]);
int execve(const char* path, char* const arg[], char* const envp[]);

这些函数调用成功则加载新的程序，不再返回
出错返回-1
exec函数只有出错返回没有成功返回值

字母	描述
l(list)	表示参数采用列表的形式
v(vector)	表示参数采用数组的形式
p(path)	表示自动搜索环境变量path
e(env)	表示自己指定环境变量

区别如下：

函数名称	参数格式	是否带路径	是否使用当前环境变量
execl	列表	否	是
execlp	列表	是	是
execlv	列表	否	否
execv	数组	否	是
execvp	数组	是	是
execve	数组	否	否

只有execve是系统调用接口，其他的都是库函数

总结：

一个程序可以通过调用函数来完成特定的功能，这是程序内部进行功能封装的方式
Linux系统鼓励将此方式运用到进程之间，就有了fork exec进行程序替换，wait/waitpid来进行程序等待获取进程退出的status，最后通过exit/_exit/main函数中的return返回。以此来达到进程之间的替换。