【hello Linux】进程控制
目录
1. 进程创建
2. 进程终止
3. 进程常见的退出方法
4. 进程等待
5. 进程等待的方法
6. 获取子进程status
Linux🌷
1. 进程创建
fork 函数初识
在linux中fork函数是非常重要的函数，它可以从已存在进程中创建一个新进程。
新进程便是我们所说的子进程，而原进程称为父进程。
使用方法：
#include <unistd.h>
pid_t ret = fork(void);
//fork函数是有返回值的，返回值为pid_t类型，我们用ret来接收返回值；
//子进程中返回0，父进程返回子进程的PID，出错则返回-1；创建一个进程，意味着要为该进程创建task_struct、mm_struct、页表、代码、数据
进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做：
- 分配新的内存块和内核数据结构给子进程；
- 将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程（子进程的创建是以父进程为模板）；
- 添加子进程到系统进程列表当中；
- fork返回，开始调度器调度；
当一个进程调用fork之后，就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。
其实自fork创建子进程后，父子进程便是独立的两个进程，子进程继承了父进程所有代码，只是PC
指针的问题，子进程执行fork后续的代码，其实将PC指针修改，子进程也可以执行fork之前的代码
注意：
fork之后，父子进程谁先执行完全由调度器决定。
写时拷贝的图解：
fork常规用法
一个父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段。
例如，父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。
让子进程要执行一个不同的程序：子进程从fork返回后，调用exec函数（下篇博客再做讲解）；
fork调用失败的原因
- 系统中有太多的进程（创建进程需要时间 + 空间的消耗）；
- 实际用户的进程数超过了限制；
2. 进程终止
进程退出的三种情况：
- 代码运行完毕，结果正确；
- 代码运行完毕，结果不正确；
- 代码异常终止；
我们写代码时，总是在最后加return 0，其实这个0便称为退出码，该进程的退出码会被父进程获
取；
main函数,return 值，该值为退出码；非main函数，该值为函数返回值；
在退出码时：我们一般用0表示结果正确，用!0表示结果不正确；
代码异常终止：也就是我们所说的，在程序还没有运行完，程序便终止—>程序崩溃，在此时，退
出码是没有意义的。
我们平常使用的ctrl c便是一种用信号控制的异常退出；
查看退出码：
若进程是正常终止：代码运行完（正确/不正确），可以通过如下命令查看进程退出码：
echo $?注意：此语句只能查看最近一次进程退出时的退出码；
3. 进程常见的退出方法
- main函数的return n语句；
- 调用exit函数（该语句同return n语句功能无差别）；
- 调用_exit函数；
1. return n：
return是一种更常见的退出进程方法。执行return n等同于执行exit(n),因为调用main的运行时函数
会将main的返回值当做 exit的参数。
2. exit函数：
//用法
exit(参数);
//exit里面的参数为：退出码；
//调用exit则表示该进程退出；
//exit在任意地方都可以调用，代表终止进程；3. _exit函数：
//用法同exit()函数相同只不过不做后续收尾工作：
//例如： 关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入等
_exit(参数);exit同_exit的区别：
用一个示例进行验证：
1. return退出：对缓冲区进行了刷新；
2. exit退出：对缓冲区进行了刷新；
3. _exit退出：没有对缓冲区进行刷新；
进程退出的含义：
在OS层面：少了一个进程，free task_struct、free mm_struct、free 页表及各种映射关系，代码及
数据申请的空间也释放掉；
4. 进程等待
进程等待的必要性：
1. 父进程创建子进程，为了帮助自己完成某种任务，子进程完成的结果父进程需要知道；
2. 父进程通过wait/waitpid等待子进程退出，获取子进程退出信息；
3. 可以保证时序问题：子进程先退出，父进程后退出；
4. 进程退出时会先进入僵尸状态，此时需要父进程通过wait，释放该子进程占用的资源！否则造成
内存泄漏问题！
5. 进程等待的方法
wait方法
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>pid_t wait(int* status);//返回值：成功则返回被等待进程pid，失败返回-1。
//参数：输出型参数，获取子进程退出状态,不关心则可以设置成为NULLwaitpid方法
pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);//返回值：
// 当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
// 如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0；
// 如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；//参数：
// pid：Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。
// Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。//status:
// WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）
// WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）//options:
// 0:阻塞等待；
// WNOHANG: 非阻塞等待：若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。
// 若正常结束，则返回该子进程的ID。- 如果子进程已经退出，调用wait/waitpid时，wait/waitpid会立即返回，并且释放资源，获得子进程退出信息。
- 如果在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在且正常运行，则进程可能阻塞。
- 如果不存在该子进程，则立即出错返回。
6. 获取子进程status
- wait和waitpid，都有一个status参数，该参数是一个输出型参数，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。
- 否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程。
- status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下图（总共32位，只研究status低16比特位）：
用代码的方式更好理解：
1. 父进程堵塞等待子进程：
#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>int main() { pid_t id = fork(); //创建子进程;if(id==0) { //childint cnt = 5; while(cnt){ printf("child[%d] is running: cnt is : %d\\n",getpid(),cnt);cnt--;sleep(1);} exit(0);} if(id>0) { //parentsleep(10); printf("father wait begin!\\n"); //pid_t ret = wait(NULL);//pid_t ret = waitpid(id,NULL,0); //等待指定的一个进程; pid_t ret = waitpid(-1,NULL,0); //等待任意一个子进程；此时等价于wait()if(ret>0) { printf("father wait: %d,sucess\\n",ret);} else{printf("father wait failed!\\n");}}return 0;}
2. 对于status的使用：
位操作的使用：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h> int main()
{ pid_t id = fork(); if(id==0) { //child; int cnt=3; while(cnt) { printf("child[%d] is running: cnt id:%d\\n",getpid(),cnt); cnt--; sleep(1); } exit(10); } if(id>0) { //parent printf("father wait begin!\\n"); int status=0; pid_t ret = waitpid(id,&status,0); if(ret>0) { printf("father wait: %d, sucess, status exit code: %d, status exit signal:%d\\n",ret,(status>>8)&0xFF,status&0x7F); } else { printf("father wait failed!\\n"); } } return 0;
}
此处signal若为0：代表正常退出，否则为异常退出；
在正常退出时，exit code：退出码才是有意义的；
一般情况下，退出码为0则表示正常退出，结果正确。
宏的使用：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h> int main()
{ pid_t id = fork(); if(id==0) { //child int cut=3; while(cut) { printf("child[%d] is running ,cut is :%d\\n",getpid(),cut); cut--; sleep(1); } } else if(id>0) { //parent printf("father wait begin!\\n"); int status=0; pid_t ret = waitpid(id,&status,0); if(ret>0) { if(WIFEXITED(status)) //没有收到任何退出信号的 { //正常结束的，获取对应的退出码 printf("exit code: %d\\n",WEXITSTATUS(status)); //不用进行位操作，提供了对应的宏 } } } return 0;
}
宏的内部实现：
*status_p |= (exit_code<<8);
*status_p |= signal;
父进程阻塞等待子进程：
上述位操作便是阻塞等待的例子。
父进程非阻塞等待子进程：
#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #include <string.h> int main() { pid_t id = fork(); if(id==0) { //child int cut=3; while(cut) { priintf("child[%d] running, cut is : %d",getpid(),cut); cut--; sleep(1); } }
if(id>0) { //parent int status=0; while(1) { pid_t ret = waitpid(id, &status, WNOHANG); if(ret==0) { //子进程没有退出，但是waitpid等待成功，需要父进程重复等待 printf("DO father things!\\n"); } else if(ret>0) { //子进程退出了，waitpid也成功了，获取到了对应的结果 printf("father wait: %d,success, status exit code: %d, status exit signal: %d\\n",ret,(statu s>>8)&0xFF,status&0x7F); break; } else { //ret<0 //等待失败 perror("waitpid failed!\\n"); break; } } }return 0;}
子进程运行了3秒，父进程询问子进程后，做自己的事情，打印出来这么多父进程的语句，这也反
映了，CPU的运行速度是很快的，只需要3秒便可以做很多事情。
坚持打卡！😃