进程控制_witfexited-优快云博客

本文围绕进程展开，介绍了进程创建的fork和vfork函数，包括其原型、执行流、返回值等；阐述了进程终止的场景和方法；说明了进程等待的原因及wait、waitpid方法；还讲解了进程程序替换的原理、替换函数，最后提及函数与进程的相似性。

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进程创建

fork函数原型

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);//创建子进程

内核执行流

分配新的内存块和内核数据结构给子进程（创建task_struct）
将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程（拷贝父进程的task_struct内容）
添加子进程到系统当中（分配新的内核堆栈、新的pid，再将子进程PCB添加到链表）
fork返回，开始调度器调度

进程执行流

fork之前父进程独立执行，fork之后父子进程分别执行，谁先执行有调度器决定

fork返回值

fork有两个返回值，父进程返回子进程的pid，子进程返回0
一个父进程有多个子进程，一个子进程有一个父进程，fork之后父进程需要知道那个子进程完成任务，所以父进程返回子进程的pid
当fork失败返回-1，PCB是要占内存的，当内存不够或者实际用户进程超过了限制fork会调用失败

fork常规用法

父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段
一个进程要执行一个不同的程序

vfork和fork

vfork也可以创建子进程，vfork创建的父子进程共享地址空间，fork创建的父子进程具有独立的地址空间
vfork保证子进程先运行，调用exec或exit之后父进程才能被调度运行，fork父子进程分别执行，执行顺序由调度器决定

进程终止

进程退出场景

代码运行完毕，结果正确
代码运行完毕，结果不正确
异常终止

进程退出方法

查看进程退出码

echo $?

正常终止

main函数返回
_exit

#include <unistd.h>
void _exit(int status);
//status定义进程终止状态，父进程通过wait获取
//status仅有低8位可被父进程所用

exit：先执行用户通过atexit或on_exit定义的清理函数，然后关闭所有打开的流，所有缓存数据均被写入，最后调用_exit

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

exit与_exit的执行流

return：return n同等于exit(n)，调用return会将返回当做exit的参数

异常终止

ctrl+c：信号终止
kill -9 pid：向进程ID为pid的进程发出9号信号

进程等待

为何存在进程等待

子进程退出，父进程不管不顾会造成僵尸进程，僵尸进程会造成内存泄漏，就算是”kill -9“也无法终止进程，因为无法杀死死去的进程
所以父进程需要知道子进程的任务完成如何，父进程可以通过进程等待的方式获取子进程资源和退出信息

进程等待方法

wait

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int* status);
//成功返回被等待进程的pid，失败返回-1

waitpid

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid, int* status, int options);
//当pid>0时，只等待进程ID为pid的子进程，当pid=0时，等待同一个进程组中的任何子进程
//当pid=-1时，等待任何子进程，当pid<-1时，等待指定进程组的中的任何子进程
//options：WNOHANG非阻塞式，WUNTRACED阻塞式，WUNTRACED涉及到跟踪方面的知识，并且很少用
//当正常返回时waitpid返回收集到的子进程的pid
//当设置了WNOHANG，而调用中waitpid发现没有退出的子进程可收集，返回0
//当调用出错时，返回-1，此时errno设置成相应的值以指示错误所在

wait和waitpid的参数status

status是一个输出性型参数，由操作系统填充
如果传递NULL，表示不关心子进程的退出状态信息
WITFEXITED（status）：查看子进程是否正常退出，若为正常终止子进程返回的状态，则为非零，否则为0
WEXITSTATUS（status）：查看进程退出码，若WIFEXITED非零，提取子进程退出码，否则这个值毫无意义
上述的WITFEXITED和WEXITSTATUS是宏，用来读取子进程退出状态
status不能简单当做整形，可以当位图看待，只研究低16位，当正常终止时，status的8-15位代表退出码，0-6位为0，当异常退出时，0-6为为退出码

注意

如果子进程已退出，调用wait/waitpid时，wait/waitpid会立即返回，并释放资源，获取子进程退出信息
如果子进程存在且正常运行，调用wait/waitpid时，进程可能会阻塞
如果不存在子进程，则立即出错返回

进程程序替换

替换原理

用fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序，也可执行不同的代码分支，一般子进程和父进程做不同的事，否则这个子进程无意义，所以子进程调用exec函数替换子进程的程序和数据
当进程调用exec函数时，该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换，从新程序的启动列程开始执行
调用exec函数时并不创建新的进程，所以进程的id未改变

替换函数

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, const char arg[], ...);
int execvp(const char *file, const char arg[], ...);
int execle(const char *path, const char arg[], ..., char* const encp[]);

助记