【linux】进程【3】

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一.进程创建

1.1 fork() 函数

在linux中fork函数时非常重要的函数，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
返回值：自进程中返回0，父进程返回子进程id，出错返回-1

进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核会做：

• 分配新的内存块和内核数据结构给子进程
• 将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
• 添加子进程到系统进程列表当中
• fork返回，开始调度器调度

一个进程调用fork()函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己

这里看到了三行输出，一行before，两行after。进程43676先打印before消息，然后它又打印after。下一行after消息是由43677打印的。注意到进程43677没有打印before，为什么呢？如下图所示

所以，fork之前父进程独立执行，fork之后，父子两个执行流分别执行。

注意，fork之后，谁先执行完全由调度器决定

1.2 fork()函数返回值

子进程返回0，父进程返回的是子进程的pid

那么fork()为什么会有2个返回值，现在只能简单了解一下

fork调用失败的原因

系统中有太多的进程

实际用户的进程数超过了限制

1.3 写时拷贝

写时拷贝（copy-on-write， COW）就是等到修改数据时才真正分配内存空间，这是对程序性能的优化，可以延迟甚至是避免内存拷贝，当然目的就是避免不必要的内存拷贝。通常父子进程的代码共享，父子再不写入时，数据也是共享的，当任意一方试图写入，便以写时拷贝的方式各自一份副本。具体见下图:

写时拷贝的优点
我们在进程地址空间就已经了解到写时拷贝是在调用fork函数的时候，进行写入操作才会有的一种现象。

如果刚调用fork函数就一股脑地把数据全部拷贝到子进程中进去，浪费空间不说，还会影响fork的效率。而采用写时拷贝虽然拷贝的代价依然有，但不至于那么浪费空间和时间，并且空出来的内存空间可以给别的进程使用，也相当于变相的提高了内存利用率和效率。

同样的，进程之间的独立性也是通过写时拷贝实现的。

fork常规用法

• 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。
• 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

二.进程终止

进程终止时，操作系统做了什么工作？
从进程创建来理解：进程创建本质上就是创建出对应的内核数据结构和数据，并且通过映射关系映射到物理内存中。那么进程终止就要释放进程申请相关的内核数据结构和物理内存中对应的代码和数据。

本质：就是释放系统资源。

进程退出场景

1. 代码运行完毕，结果正确
2. 代码运行完毕，结果不正确
3. 代码异常终止

2.1进程常见退出方法

正常终止（可以通过 echo $? 查看进程退出码）：

1. 从main返回

return n;等同于exit(n)；如果是return;或执行到main函数的末尾退出，将默认调用exit()函数，但是对于status值未知。（C89返回任意值，C99中默认等同于调用exit(0)）

Linux中部分退出码

2. 调用exit（）

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

1. 执行用户通过 atexit或on_exit定义的清理函数。
2. 关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入
3. 调用_exit

5. _exit

#include <unistd.h>
void _exit(int status);
参数：status 定义了进程的终止状态，父进程通过wait来获取该值

说明：虽然status是int，但是仅有低8位可以被父进程所用。所以_exit(-1)时，在终端执行 $? 发现返回值是255。

exit() 与 _exit()的区别

1._exit()执行后会立即返回给内核，而exit()要先执行一些清除操作，然后将控制权交给内核。

2.调用_exit()函数时，其会关闭进程所有的文件描述符，清理内存，以及其他一些内核清理函数，但不会刷新流。exit()函数是在_exit()函数上的一个封装，它会调用_exit，并在调用之前先刷新流。
3.exit()函数与_exit()函数最大的区别就在于，exit()函数在调用exit系统之前要检查文件的打开情况，把文件缓冲区的内容写回文件。

由于Linux的标准函数库中，有一种操作称作“缓冲I/O”的操作，其特征就是对应每一个打开的文件，在内存中都有一片缓冲区。在每次读文件时，会连续地读出若干条记录，这样在下次读文件时就可以直接从内存的缓冲区读取；同样，在每次写文件时也仅仅是写入内存的缓冲区，等满足了一定的条件（如达到了一定数量或遇到特定字符等），再将缓冲区中的内容的内容一次性写入文件。这种技术大大提高了文件读写的速度，但也给编程带来了一点麻烦。例如，有一些数据，认为已经写入了文件，实际上因为没有满足特定的条件，它们只是保存在缓冲区内，这时用_exit()函数直接将进程关闭，缓冲区的数据将丢失。因此，要想保证数据的完整性，就一定要使用exit()函数。

异常退出：

ctrl + c，信号终止