进程管理-优快云博客

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一.进程等待
二.进程程序替换

一.进程等待

1.1 为什么要进行进程等待

1）防止内存泄漏
进程退出，如果父进程不管子进程，子进程就会处于僵尸状态，长时间的僵尸状态会导致内存泄漏。因为没人去回收这个子进程，但是子进程却需要占用资源进行维护。（虽然说如果最后该子进程的父进程也挂掉了之后，就会被操作系统回收。但是大多数情况下这个进程一旦被运行起来，一般都会成为常驻进程，一直在后台运行的。）

2）得知子进程的状态
父进程创建了子进程，是要让子进程办事的，那么子进程把任务完成的怎么样，父进程需要关心的
。并且子进程把任务完成的怎么样，是用之前进程终止的三种情况来标定的。那么子进程如果可以返回上述相关结果的状态，并且让父进程获取到，那么父进程就可以得知子进程把事情办得怎么样了。

因此，父进程了解子进程的状态，回收僵尸状态，都需要通过进程等待来完成。怎么完成呢？就是通过进程等待。进程等待通过让父进程回收子进程，释放子进程相关资源（数据代码和相关的数据结构），并且获得子进程的退出结果，进而指导接下来的工作。

1.2 获取子进程status

wait和waitpid，都有一个status参数，该参数是一个输出型参数，由操作系统填充。如果传递NULL，表示不关心子进程的退出状态信息。否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程，
如果参数status的值不是NULL，wait就会把子进程退出时的状态取出并存入其中，这是一个整数值（int），
指出了子进程是正常退出还是被非正常结束的，以及正常结束时的返回值，或被哪一个信号结束的等信息。
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子进程的退出原因，通常保存在stasus中。虽然status是一个4字节的int，但是实际上仅仅使用了一个字节去保存退出原因，也就是说其余三个字节是没有的，这同样意味着，退出原因最大不能超过255。

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我们想要能看到准确的退出信号就需要:(status>>8)&0xFF

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进程异常退出，或者崩溃，本质是操作系统杀掉了我们的进程！
那么操作系统是怎么杀掉我们的进程呢？本质是通过发送信号的方式

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下面正常的运行：
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异常退出：

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程序异常，不光只是内部代码有问题，也可能是外力直接杀掉（此时子进程不能确定到底跑没跑完——所以退出码就没有意义了）。

1.3进程等待的方法

wait方法

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);
返回值：成功返回被等待进程pid，失败返回-1。
参数：输出型参数，获取子进程退出状态,不关心则可以设置成为NULL

父进程一旦调用了wait就立即阻塞自己，由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出，如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程，wait就会收集这个子进程的信息，并把它彻底销毁后返回；如果没有找到这样一个子进程，wait就会一直阻塞在这里，直到有一个出现为止

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waitpid方法

waitpid(id,NULL,0) 等价于 wait(NULL).

pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
返回值：
当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0；
如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；

参数：

pid：

Pid = -1,等待任一个子进程。等价于wait()。
Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。

status:（输出型参数）

WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）

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options: （默认为0，表示阻塞等待）

WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进程的ID。

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二.进程程序替换

2.1 为什么要进程替换

因为父进程创建出来的子进程和父进程拥有相同的代码段，所以，子进程看到的代码和父进程是一样的。当我们想要让子进程执行不同的程序时候，就需要让子进程调用进程程序替换的接口，从而让子进程执行不一样的代码
举个实例：像牛客网这些刷题网站他在接收你写的程序时就会创建一个子进程，让子进程去执行你的代码，这样即使你的代码写的有问题那也是子进程崩掉了。

2.2替换原理

用fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序(但有可能执行不同的代码分支),子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时,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。调用exec并不创建新进程,所以调用exec前后该进程的id并未改变

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2.3替换函数

其实有六种以exec开头的函数,统称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[]);

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命名理解
这些函数原型看起来很容易混,但只要掌握了规律就很好记。

l(list) : 表示参数采用列表

v(vector) : 参数用数组

p(path) : 有p自动搜索环境变量PATH

e(env) : 表示自己维护环境变量

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2.3.1 int execl (const char path, const char arg, …);

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那为什么上面的exit(1)之后的代码没有运行呢
原因：execl是程序替换，调用该函数成功后，会将当前进程的所有代码和数据都进行替换！包括已经执行和没有执行的！所以，一旦调用成功后，后续所以的代码，全都不会执行！
execl调用成功后为什么没有返回值
原因：execl本身也属于其中的代码，它调用成功后是连着execl本身的所有代码都替换了（连自己都换掉了），相当于完全重新开始了，与原来的代码没有什么关系了，就不可能再返回。