系统编程之进程控制

程序是一段可执行的代码，是在硬盘上的一个文件，进程则是程序执行的一个实例，每个进程都有自己的地址空间。

进程的三种状态及其转换：

进程的ID（PID）是唯一标识一个进程，是一个正整数。PPID为父进程的进程ID。

init是所有进程的祖先，称为祖先进程，进程ID为1。

获得ID的函数：

pid_t getpid(void);//获得本进程ID
pid_t getppid(void);//获得父进程ID
pid_t getuid(void);//获得当前用户ID

创建一个子进程：

fork();

函数原型：

pid_t fork(void);

函数作用：

创建一个子进程，创建失败返回-1，创建成功，在父进程中返回子进程ID，在子进程中返回0。子进程复制父进程地址空间（除了代码段），与父进程共享代码段。两个进程都从fork()处往下执行。父子进程的执行先后顺序不确定（我在红帽系统下调试，绝大多数情况是子进程先执行）。

vfork();

函数原型：

pid_t vfork(void);

函数作用：

创建一个子进程，创建失败返回-1，创建成功，在父进程中返回子进程ID，在子进程中返回0。子进与父进程共享地址空间。两个进程都从vfork()处往下执行。子进程必须要显示调用exit()，否则会有段错误。子进程先于父进程执行，子进程执行完，CPU才会调度父进程。

exec函数族

用被执行的程序完全替换调用它的程序。

函数原型：

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[]);

终止一个进程：

exit();

函数原型：

void _exit(int status);

函数作用：

用来正常终结目前进程的执行，并把参数status（子进程结束状态）返回给父进程，在停止进程之前，要检查文件的打开情况，并把文件缓冲区中的内容写回文件才停止进程。。

_exit();

函数原型：

void _exit(int status);

函数作用：

不会返回参数给父进程，父进程可以由wait函数取得子进程结束状态，该函数直接使进程停止，清除其使用的内存，并清除缓冲区中内容。

进程终止的两种情况：

父进程比子进程先退出：

子进程会被祖先进程接收，并且会在后台执行，当子进程结束，祖先进程负责处理退出状态。这样的进程被称为守护进程。守护进程是一个在后台运行并且不受任何终端控制的进程。

创建守护进程：

1、创建子进程，关闭父进程。

2、设置文件掩码。

3、设置新的会话，脱离当前会话和终端的控制。

4、改变当前工作目录。

5、关闭标准输出、标准输入、标准错误。

6、重定向标准输出、标准输入、标准错误。

源代码如下：

int daemonize(void)
{
	pid_t pid =  fork();//创建子进程
	if (pid < 0)
	{
		perror("fork");
		return -1;
	}
	else if (pid > 0)
	{
		exit(0);//关闭父进程
	}
	else
	{
		umask(0);//设置文件掩码
		if(setsid() < 0)//设置新的会话
		{
			perror("setsid");
			return -1;
		}
		if(chdir("/") < 0)//改变当前工作目录为根目录
		{
			perror("chdir");
			return -1;
		}
		//关闭标准输出、标准输入、标准错误
		close (STDIN_FILENO);
		close (STDOUT_FILENO);
		close (STDERR_FILENO);
		//重定向标准输出、标准输入、标准错误
		open ("/dev/null",O_RDONLY);
		open ("/dev/null",O_RDWR);
		open ("/dev/null",O_RDWR);
	}
	return 0;
}

运行程序时，在后面加上取地址符&也可以使进程跑在后台，但会受当前终端控制。

子进程比父进程先退出：

如果父进程没有处理子进程的结束状态，就会产生僵尸进程，使用ps命令查看时，进程后有<defunct>标志。此进程占内存很小，但是会占用一个进程ID，由于系统的进程ID是有限的，如果僵尸进程过多，系统可能无法再产生新的进程。所以僵尸进程的危害还是很大的，而很多人都不会注意处理。

解决办法：父进程要处理子进程退出状态，使用wait函数。

函数原型：

pid_t wait(int *status);
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
int waitid(idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options);

wait(int *status)函数的参数为结束状态，一般不关心的话可填NULL，此函数的返回值是子进程ID，如果没有子进程，立刻返回错误，如果有，会一直等待，处于阻塞状态，直到等到子进程退出，此函数一次只能处理一个子进程，用起来不是很方便。

waitpid(pid_t pid, int *status, int options)函数的参数更多，第一个参数可以指定处理的子进程的ID，也可以设为通用（-1），第三个参数可指定是否是使用阻塞方式，可以设为非阻塞方式，没有检测到推出的子程序，就直接往下执行，使用更反方便。

进程控制对于系统编程非常重要，我整理的也仅仅是皮毛，欢迎大家一起交流讨论。