进程、线程和进程间通信（进程的创建和回收）

进程概念

程序
存放在磁盘上的指令和数据的有序集合（文件）
静态的

进程
执行一个程序所分配的资源的总称
进程是程序的一次执行过程
动态的，包括创建、调度、执行和消亡

进程和程序内容区别

进程包含的内容：

BSS段：存放程序中未初始化的全局变量
数据段：已初始化的全局变量
代码段：程序执行代码
堆（heap）：malloc等函数分配内存
栈(stack)：局部变量，函数参数，函数的返回值
进程控制块（pcb)：PID， 进程优先级，文件描述符表
下图为面试常问点

进程类型

交互进程：在shell下启动。可以在前台运行，也可以在后台运行
批处理进程：和在终端无关，被提交到一个作业队列中以便顺序执行
守护进程：和终端无关，一直在后台运行

进程状态

运行态：进程正在运行，或者准备运行
等待态：进程在等待一个事件的发生或某种系统资源（可中断/不可中断）
停止态：进程被中止，收到信号后可继续运行
死亡态：已终止的进程，但pcb没有被释放

查看进程信息

ps     查看系统进程快照  (查看全部 ps -e ; 查看更详细信息ps -elf)
top    查看进程动态信息（翻页shift + < 或 >）
/proc  查看进程详细信息

ps 命令详细参数：
-e：显示所有进程
-l：长格式显示更加详细的信息
-f 全部列出，通常和其他选项联用

top 查看进程动态信息
shift +> 后翻页
shift +< 前翻页
top -p PID 查看某个进程
ps -elf|grep watching 查看所有看门狗信息

改变进程优先级

nice 按用户指定的优先级运行进程
nice [-n NI值] 命令
NI 范围是 -20~19。数值越大优先级越低
普通用户调整 NI 值的范围是 0~19，而且只能调整自己的进程。
普通用户只能调高 NI 值，而不能降低。如原本 NI 值为 0，则只能调整为大于 0。
只有 root 用户才能设定进程 NI 值为负值，而且可以调整任何用户的进程。

renice   改变正在运行进程的优先级
	renice [优先级] PID

jobs   查看后台进程
bg     将挂起的进程在后台运行
fg      把后台运行的进程放到前台运行

ctrl+z  把运行的前台进程转为后台并停止。
./test &  把test程序后台运行

创建子进程：

子进程概念：
子进程为由另外一个进程（对应称之为父进程）所创建的进程

#include  <unistd.h>
 pid_t  fork(void);

创建新的进程，失败时返回-1
成功时父进程返回子进程的进程号，子进程返回0
通过fork的返回值区分父进程和子进程

//进程创建-fork-示例
pid_t pid;
if((pid = fork()) < 0){
	perror("fork");
	return -1;
}else if(pid == 0){
	printf("child process:my pid is %d\n",getpid());
}else{
	printf("parent process:my pid is %d\n",getpid());
}

要点：1 子进程只执行fork之后的代码
2. 父子进程执行顺序是操作系统决定的。

子进程继承了父进程的内容
父子进程有独立的地址空间，互不影响
若父进程先结束
子进程成为孤儿进程，被init进程收养
子进程变成后台进程

若子进程先结束
父进程如果没有及时回收，子进程变成僵尸进程
子进程创建的练习

//创建5个子进程
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(){
    pid_t pid;
    int i;    
    for(i=0;i<5;i++){
        pid = fork();
        if(pid<0){
            perror("fork");
            return 0;
        }else if(pid==0){
            printf("child process\n");
            sleep(5);
            break;//子进程创建结束后，跳出子进程，防止循环到i=1时，子进程再生出子进程（即孙进程）
        }else{
            printf("Father process\n");
            sleep(5);
        }
    }

    sleep(100);//使不产生僵尸进程，方便ps查看创建的子进程


}

下图为查看创建出的五个子进程

错误创建五个子进程 - 示例（原因：子进程没有跳出循环）

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(){
    pid_t pid;
    int i;    
    for(i=0;i<5;i++){
        pid = fork();
        if(pid<0){
            perror("fork");
            return 0;
        }else if(pid==0){
            printf("child process\n");
            sleep(5);
//            break;//子进程创建结束后，跳出子进程，防止循环到i=1时，子进程再生出子进程（即孙进程）
        }else{
            printf("Father process\n");
            sleep(5);
        }
    }

//    sleep(100);//使不产生僵尸进程，方便ps查看创建的子进程
}

此程序创建子进程的效果图（不完整，举例出了i<=2的循环效果）为

进程的退出

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

结束当前的进程并将status返回
exit结束进程时会刷新(流)缓冲区

return 和exit的区别
main函数结束时会隐式地调用exit函数，普通函数return是返回上一级。

//进程结束 - exit - 示例1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void){
	printf("this process will exit");
	exit(0);
	printf("never be displayed");
}
./a.out
this process will be exit

//进程结束 - exit - 示例2
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void){
	printf("using exit...\n");
	printf("This is the end");
	exit(0);
}
./a.out
using exit...
This is the end

进程的回收

子进程结束时由父进程回收
孤儿进程由init进程回收
若没有及时回收会出现僵尸进程

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

成功时返回回收的子进程的进程号；失败时返回EOF
若子进程没有结束，父进程一直阻塞
若有多个子进程，哪个先结束就先回收
status 指定保存子进程返回值和结束方式的地址
status为NULL表示直接释放子进程PCB,不接收返回值

//进程回收 - wait - 示例
int status;
pid_t pid;
if((pid == fork())<0){
	perror("fork");
	exit(-1);
}else if(pid == 0){
	sleep(1);
	exit(2);
}else{
	wait(&status);
	printf("%x\n",status);
}

子进程通过exit/_exit/return 返回某个值（0-255）
父进程调用wait（&status）回收

WIFEXITED(status)  判断子进程是否正常结束
WEXITSTATUS(status)获取子进程返回值
WIFSIGNALED(status)判断子进程使用否被信号结束
WTERMSIG(status)   获取结束子进程的信号类型

//进程回收 - waitpid
#include  <sys/wait.h>
  pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int option);

成功时返回回收的子进程的pid或0；失败时返回EOF
pid可用于指定回收哪个子进程或者任意子进程
status指定用于保存子进程返回值和结束方式的地址
option指定回收方式，0或WNOHANG
参数：
pid
pid>0时，只等待进程ID等于pid的子进程，不管其它已经有多少子进程运行结束退出了，只要指定的子进程还没有结束，waitpid就会一直等下去。
pid=-1时，等待任何一个子进程退出，没有任何限制，此时waitpid和wait的作用一模一样。
pid=0时，等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid不会对它做任何理睬。
pid<-1时，等待一个指定进程组中的任何子进程，这个进程组的ID等于pid的绝对值。

options

options提供了一些额外的选项来控制waitpid，目前在Linux中只支持WNOHANG和WUNTRACED两个选项，这是两个常数，可以用"|"运算符把它们连接起来使用

WNOHANG ：若由pid指定的子进程未发生状态改变(没有结束)，则waitpid()不阻塞，立即返回0
WUNTRACED： 返回终止子进程信息和因信号停止的子进程信息

wait(wait_stat) 等价于waitpid(-1,wait_stat,0)

//进程回收 - waitpid - 示例
waitpid(pid, &status, 0);
waitpid(pid, &status, WNOHANG);
waitpid(-1, &status, 0);
waitpid(-1, &status, WNOHANG);