Linux中进程和线程使用的几个函数

1.linux进程相关函数

（1）获取当前进程号

        pid_t getpid(void)

        头文件：sys/types.h、unistd.h

        该函数成功返回当前ID，该函数always successful

（2）获取父进程号

        pid_t getppid(void)

        头文件：sys/types.h、unistd.h

        always successful

（3）进程创建

       （3-1） pid_t fork(void)

        头文件：sys/types.h、unistd.h

        功能：在当前进程中创建一个进程，与父进程共享代码段，复制父进程的堆栈段和数据段，子进程复制父进程，然后执行fork()后的代码。向父进程返回创建进程的进程号，在子进程中返回0。

        返回值：fork返回给父进程所创建进程的进程号，然后返回创建成功标志值为0，失败-1或者errno

        （3-2）pid_t fork(void)

        头文件：sys/types.h、unistd.h

        功能：和fork（父子进程的执行次序不确定）类似，但vfork保证了子进程先执行，子进程退出后父进程才执行，而且在创建时不像fork分配一片新的进程空间，而是在父进程的空间里执行。

（4）进程的退出

        void exit(int value) //value为0代表正常退出，非0（一般1或-1）表示非正常退出，一般会有对应情况

        父进程：exit(0)和return(0)

        子进程：exit(0)

return和exit的区别是exit停止进程并且value表示进程退出状态，return是函数返回的标志可以返回多种数据类型

exit()（库函数；sdtlib.h）和_exit(系统调用;unistd.h)：终止进程以后，_exit()缓冲区不被保存，exit()缓冲区被保存

exit函数作用：进程停止运行之前，检查文件打开情况，把文件缓冲区内容写回文件。，清除其使用的内存空间，并清除其在内核中的各种数据结构。

【知识科普】：（1）缓冲I/O，对应每一个打开的文件，在内存中都有一片缓冲区，每次读文件，连续读出若干条记录，这样在下次读文件时就可以直接从内存缓冲区读取；每次写文件写入内存缓冲区，等满足一定条件，将缓冲区内容一次性写入文件。

（2）僵尸进程：几乎放弃所有的内存空间，没有任何执行代码，也不能被调度，仅仅在进程列表中保留一个位置，记载该进程的退出状态供其他进程收集，除此之外，僵尸进程不再占有任何内存空间

（5）进程的等待函数

        pid_t wait(int *status)

        头文件：sys/type.h;sys/wait.h

        功能：挂起调用他（现在）的进程，直到子进程结束，然后才接着运行该进程

        返回值：成功返回终止的那个进程的id，失败返回-1

        参数：记录进程退出的状态（正常/异常退出）

        pid_t waitpid(pid_t pid ,int *status,int options)

        头文件：sys/type.h;sys/wait.h

        参数：pid >0：等待进程ID为pid的子进程

                        =0：等待同一进程组中的任何子进程

                        =-1：等待任一子进程，此时和wait一样

                        <-1:等待绝对值为pid的进程组的任一子进程

                    options 0：和wait一样，阻塞父进程等待子进程；WNOHANG：如果pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数立即返回0，而不是阻塞在这个函数上等待；如果结束了，则返回该子进程的进程号。

（6）执行进程

        int execl(const char*path,const char *arg,....)

        所属库：unistd.h

        函数功能：运行可执行文件

        返回值：成功无返回值，失败返回-1或者错误信息指针

        参数：path：可执行文件路径(如liux的命令路径，如ls的路径)；arg：可执行文件（既可以是二进制文件，也可以是Linux下任何可执行脚本文件）所需要的参数

        与fork()比较，保留原有进程，执行新代码。占用原有进程的巢穴，将其代码段覆盖

        exec族函数：根据指定的文件名或目录名找到可执行文件，并用它来取代原调用进程的数据段、代码段和堆栈段，在执行完之后，原调用进程的内容除了进程号外，其他全部被新程序的内容替换了。

用处:a. 当进程认为自己不能再为系统和用户做出任何贡献时，就可以调用任何exec 函数族让自己重生。

b. 如果一个进程想执行另一个程序，那么它就可以调用fork函数新建一个进程，然后调用任何一个exec函数使子进程重生。

（7）system（调用/bin/sh来执行参数指定的命令，file父进程为bash，即linux的sh命令解析器）

        int system(const char *file)

        头文件：stdlib.h

        功能：fork+execl，fork建立子进程，用excel函数根据参数file找到并执行可执行文件

        返回值：对于fork失败，system()函数返回-1。 如果exec执行成功，也即command顺利执行完毕，则返回command通过exit或return返回的值.如果exec执行失败，也即command没有顺利执行，比如被信号中断，或者command命令根本不存在，system()函数返回127. 如果command为NULL，则system()函数返回非0值，一般为1.

system和execl相比，system不再是当前的进程

（8）进程挂起

        unsigned int sleep(unsigned int seconds)

        头文件：#include <unistd.h>

        函数说明：sleep()会令目前的进程暂停, 直到达到参数seconds 所指定的时间, 或是被信号所中断。sleep结束后被挂起的进程不一定马上执行，还是切换到就绪态等待CPU

        返回值：若进程/线程挂起到参数所指定的时间则返回0，若有信号中断则返回剩余秒数。

        void usleep(unsigned long usec)//单位为us

        由于linux调度是毫秒级，所以usleep不太准

2.linux线程相关函数

（1）线程创建函数

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, //是一个传出参数，用于保存成功创建线程之后对应的线程id
　　　　const pthread_attr_t *restrict attr, //线程属性，默认为NULL，如果想使用具体的属性也可以修改具体的参数
             void *(*start_rtn)(void), //指向创建线程所执行函数的入口地址，函数执行完毕，则线程结束。
                  void *restrict arg); //线程主函数执行期间所使用的参数

ret-成功返回0 失败返回错误编号。注意：由于创建线程函数是一个库函数，不是系统调用函数。所以其错误信息不能用perror()进行打印，采用strerror(错误号)可以将错误信息打印出来。其中strerror函数是包含#include<string.h>之中的一个库函数。

（2）获取线程自身ID

include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);

ret-调用线程的线程ID，返回值为一个无符号长整型

说明：线程id是在一个进程中的内部标识，但不同进程中的线程id可能相同。

         进程与进程中线程的代码运行按时间先后顺序

（3）比较两个线程ID

#include <pthread.h>
int pthread_equal(pthread_t tid1, pthread_t tid2);

ret-若相等则返回非0值，否则返回0值

（4）单个线程退出

#include <pthread.h>

void pthread_exit(void *rval_ptr);//rval_ptr是一个无类型指针，与传递给启动例程的单个参数类似，进程中的其他线程可以通过调用pthread_join函数访问到这个指针；

返回值：无返回值，跟进程一样，线程结束的时候无法返回到它的调用者（自身）

（5）等待线程结束函数

#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **rval_ptr);//thread:被等待的线程标识符ID;rval_ptr:一个用户定义的指针，它可以用来存储被等待线程的返回值 

ret-成功返回0 否则返回错误编号

      调用线程一直阻塞，直到指定的线程调用pthread_exit，从启动例程中返回或者被取消；如果线程(指调用的在等待的pthread)只是从调用它等待它的例程中返回，rval_ptr将包含返回码；如果线程被取消，由rval_ptr指定的内存单元就设置为PTHREAD_CANCELED.如果线程已经处于分离状态，pthread_t就会调用失败，返回EINVAL。如果对线程的返回值不感兴趣，可以吧rval_prt设置为NULL。这种情况下，调用pthread_join将等待线程终止，但不获取线程的终止状态。

        分离状态说明：在默认情况下线程是非分离状态的，这种情况下，原有的线程等待创建的线程结束。只有当pthread_join（）函数返回时，创建的线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源。而分离线程不是这样子的，它没有被其他的线程所等待，自己运行结束了，线程也就终止了，马上释放系统资源。

说明：这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回 

（6）线程取消

#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t tid);// thread 要取消线程的标识符ID

ret-成功返回0 失败返回错误码

功能：取消某个线程的执行。调用了参数是PTHREAD_CANCELD的pthread_exit函数，但是，线程可以选择或者忽略、或者立即终止、或者继续运行至Cancelation-point（取消点:会引起阻塞的系 统调用）。函数并不等待线程终止，它仅仅是提出请求。线程接收到CANCEL信号的缺省处理（即pthread_create()创建线程的缺省状态）是继续运行至取消点才会退出。

（7）分离释放线程（由系统回收线程所占资源）

#include <pthread.h>

int pthread_detach(pthread_t thread); // thread 要释放线程的标识符ID

返回值：若是成功返回0,否则返回错误的编号 

说 明：linux线程执行和windows不同，pthread有两种状态joinable状态和unjoinable状态。一个线程默认的状态是joinable，如果线程是joinable状态，当线程函数自己返回退出时或pthread_exit时都不会释放线程所占用堆栈和线程描述符（总计8K多）。只有当你调用了pthread_join之后这些资源才会被释放。若是unjoinable状态的线程，这些资源在线程函数退出时或pthread_exit时自动会被释放。unjoinable属性可以在pthread_create时指定，或在线程创建后在线程中pthread_detach自己, 如：pthread_detach(pthread_self())，将状态改为unjoinable状态，确保资源的释放。如果线程状态为joinable,需要在之后适时调用pthread_join。

（8）线程清理处理函数

#include <pthread.h>
void pthread_cleanup_push(void(*rtn)(void*), void *arg);//rtn为清理函数，arg为清理函数的参数

void pthread_cleanup_pop(int execute); //调用删除上次push的清理程序

当线程执行以下动作时调用清理函数：a. 调用pthread_exit;b. 想用取消请求；c. 用非零的execute参数调用pthread_cleanup_pop;如果execute=0则函数不被调用；
注意正常从线程返回（return）的时候，不会调用该清理函数；