进程：父进程与子进程

一、进程的介绍

程序是静态的概念，例如：gcc process.c -o pro，意思是在磁盘中生成一个叫 pro 的文件，这个就叫程序；进程是动态的概念，程序跑起来就叫进程，每运行一个程序，系统就多一个进程。

1.1.进程标识符

pid：Process IDentifier（进程标识符），它是操作系统分配给每个进程的一个唯一数字标识，用于在系统内区分和管理不同的进程。它的特点有：

• 在同一时刻，系统内每个进程的 pid 都是唯一的
• 但当进程结束后，其 pid 可以被系统回收并重新分配给新进程
• 在 Linux 中，pid 通常是一个从 1 开始递增的整数

在 Ubuntu 的终端里，通过输入ps -aux查看所有进程：

通过调用以下函数可知某一时刻的进程标识符：

• pid_t getpid(void) - 返回当前进程的 pid
• pid_t getppid(void) - 返回父进程的 pid
• pid_t fork(void) - 创建新进程，返回子进程的 pid（在父进程中）

1.2.父进程与子进程

在一个进程里又创建一个新的进程，创建的叫做父进程，被创建的叫做子进程。在一个程序里想要创建一个新的进程，可以通过pid_t fork(void);函数创建，该函数的返回值如果为 -1 说明创建进程失败，如果返回值为 0 说明正在执行子进程，如果返回值大于 0 说明在执行父进程。在调用该函数之后，执行父进程时，返回值为子进程的 pid。

• 将子进程ID返回给父进程的理由是：因为一个进程的子进程可以有多个，并且没有一个函数使一个进程可以获得其所有子进程的进程ID。fork使子进程得到返回值0的理由是：一个进程只会有一个父进程，所以子进程总是可以调用 getppid 以获得其父进程的进程 ID （进程 ID 0 总是由内核交换进程使用，所以一个子进程的进程 ID 不可能为 0）。

1.3.父子进程的内存关系

在以前的 Linux 父子进程中，子进程完全复制父进程的地址空间，如下如所示，将所有的信息都复制了一份，这会导致内存浪费和性能开销

现代的处理方法是写时复制：多个调用者需要共享相同的资源时，只有在真正需要修改时才会进行复制，否则一直共享，这样大幅提升性能，减少内存开销。

二、软件实现

使用父子进程实现服务器的功能，当用户输入 1 时，创建一个新的进程，并且在此进程对用户进行服务，并打印进程标识符：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main()
{
    pid_t pid;
    int data;

    while(1)
    {
            printf("Please input a data:\n");
            scanf("%d", &data);
            if(data == 1)
            {
                    pid = fork();
                    if(pid == 0)
                    {
                            while(1)
                            {
                                    printf("Hello!!!\n");
                                    printf("Your pid is:%d\n", getpid());
                                    sleep(5);
                            }
                    }
            }
            else
            {
                    printf("Waiting for your correct answer\n");
            }
    }
    return 0;
}