Linux 4：进程，主函数参数，计算机组成，内存管理，fork复制进程

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1. 进程

1.1 进程概念

一个正在执行的程序

• PCB：进程控制块，是进程存在的唯一标志，用来描述的进程的属性信息。
• 操作系统：用来管理进程
• 进程状态：就绪，执行，阻塞
• 并行和并发：并行是一种特殊的并发
• 简单分页：物理内存

1.2 进程特点

结构体：struct task_struct(此结构体用来描述进程的属性)

struct task_struct
{
	int pid;//唯一标识进程
	int status;//表示进程状态（就绪，运行，阻塞）
};

• Pid（整数值）成员，进程的唯一标识符，当前进行Id 子进程
• Ppid 父进程id
• Kill+进程序号：结束一个进程
• Kill -9 进程序号：可以强制结束一个进程

/usr/include	存放头文件
/bin	命令
/lib	库文件

1.3 进程状态

就绪、运行、阻塞

1.4 printf 函数输出问题

printf 函数并不会直接将数据输出到屏幕，而是先放到缓冲区中，只有一下三种情况满足，才会输出到屏幕。

• 1） 缓冲区满
• 2） 强制刷新缓冲区 fflush
• 3） 程序结束时

程序睡眠3秒钟后打印hello，因为缓冲区为了减少系统开销，会在进程结束之前才进行刷新打印

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 int main()
  5 {
  6     printf("hello");
  7     sleep(3);
  8     exit(0);
  9 }

Linux缓冲区打印数据

调用_exit(0)系统直接退出，不会打印数据，因为缓冲区未被刷新，直接结束程序

2. 主函数参数

2.1 打印参数个数和参数内容

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 int main(int argc,char*argv[],char*envp[])
  5 {
  6     int i=0;
  7     printf("argc=%d\n",argc);
  8 
  9     for(;i<argc;i++)
 10     {
 11         printf("argv[%d]=%s\n",i,argv[i]);
 12     }
 13     exit(0);
 14 }

2.2 打印环境变量

代码

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 int main(int argc,char*argv[],char*envp[])
  5 {
  6     int i=0;
  7     printf("argc=%d\n",argc);
  8 
  9     for(;i<argc;i++)
 10     {
 11         printf("argv[%d]=%s\n",i,argv[i]);
 12     }
 13 
 14     for(i=0;envp[i]!=NULL;i++)
 15     {
 16         printf("envp[%d]=%s\n",i,envp[i]);
 17     }
 18     exit(0);
 19 }

运行结果

3. 计算机基本组成

3.1 计算机组成五大部件

• (1) 运算器 ：也叫算数逻辑单元，完成对数据的各种常规运算，如加减乘除，也包括逻
  辑运算，移位，比较等。
• (2) 控制器 ：它是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机各部分协调地工作，保证
  计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。
• (3) 存储器 ：存储程序和各种数据。
• (4) 输入设备 ：把人所熟悉的信息如，图片，声音，文字，转换为计算机能够识别的信
  息存储起来。
• (5) 输出设备 : 把计算机机能识别的信息转换为人能识别的信息，进行呈现。

一台计算机可以抽象成下图： CPU 中包含控制器和运算器， 内存就是存储器。I/O 设
备就是输入设备和输出设备，如：键盘、显示器、鼠标、硬盘、网卡。

3.2 系统总线

(1) 数据总线 ：用来在各个功能部件中间传输数据，是双向传输总线。
(2) 地址总线 ： 用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或 io 设备的地址。
(3) 控制总线 ：由于各个连接在数据总线和地址总线的部件都是共享这两类总线的，那么在某一时刻由谁来使用，就是控制总线负责完成的。

.c和.exe文件都在I/O设备中存储，当程序开始执行时候，才会在内存中（内存一旦掉电，就会失去数据）

3.3 指令

• (1) 指令 ：是指示计算机执行某种操作的命令。一条指令通常由两部分构成：地址码 和操作码。
• (2) 程序 ： 由一条一条的指令构成。
• (3) 指令周期 ：cpu 每取出并执行一条指令所需的全部时间称为指令周期。
• (4) 指令系统 ：计算机能够执行的全部指令的集合称为该计算机的指令系统。
• (5) RISC ：精简指令系统计算机。
• (6) CISC ：复杂指令系统计算机。
• (7) 程序与指令：高级语言 汇编助记符 机器指令

3.4 操作系统

操作系统：管理计算机上的软硬件资源，为用户提供一个交互的接口

• (1) 串行处理
• (2) 批处理
• (3) 多道程序设计
• (4) 分时系统

3.4.1 内存管理

为了方便管理内存，操作系统把内存分为物理页面（通常大小为4k或者8k）

简单分页 逻辑页 物理页 页表

页表可以将逻辑地址转换为物理地址

内存结构

4. 复制进程 fork

4.1 fork进程

执行fork后子进程进行复制，从fork位置继续进行复制

4.2 如何区分父子进程？

父进程的fork的返回值是子进程的pid号，子进程的返回值为0

4.2.1 代码示例1

fork复制代码示例

运行结果

• 两个进程同时执行结果

• 每次运行结果有可能不一样，因为每次逻辑地址和物理地址不一样

4.2.2 代码示例2

代码示例

运行结果：6个A

4.2.3 代码示例3

代码示例

运行结果：8个A

4.2.4 代码示例4

代码示例

运行结果：3个A

• Fork复制进程作用：多个进程共同完成，复制出来的子进程被替换,两次程序运行结果可以不同
• Fork返回两次，分别在父子进程中返回，父进程返回值为子进程的pid号，子进程的返回值为0
• Fork命令解释器：bash
• 父进程的地址和子进程地址数值相同，不在同一块内存空间，不是真实物理地址，而是逻辑地址，逻辑地址相同。
• 父进程可以处理子进程，父进程不能先于子进程结束，如果子进程先于父进程结束，父进程没有获取子进程的退出码，子进程先结束有可能会变为僵死进程。（父进程结束后，被1号进程接收）