C/C++ Linux进程操作
目录
一、简介
二、创建进程
1. fork
2. wait
3. exit
三、多进程高并发设计
四、孤儿进程
五、僵尸进程
六、守护进程
七、总结
一、简介
进程是什么？
答：可以简单理解为，一个 .exe 的应用程序，就是运行在进程中的！
当然，一个应用程序，可以由多个进程共同运行。
操作系统可以运行多个程序，那他是如何运行的？实际上，CPU的执行是很快的，而待运行的程序很多，那么为了让操作系统运行多个程序，CPU会把它的执行时间划分成很多段，比如每一段是0.1秒，那么就可以这样A程序运行0.1秒，然后B程序运行0.1，然后C程序运行0.2秒，因为这个切换很快，所以我们感觉程序是同时运行的。
操作系统上看上面提到的运行程序就是指一个进程，因为存在切换，所以进程管理了很多资源（如打开的文件、挂起的信号、进程状态、内存地址空间等等），也就是说进程参与了CPU的调度，和管理了所有资源，哦，这句话，不是很正确，实际上现代CPU的执行非常非常快，而且操作系统有多个CPU，使用一个进程参与调度时，频繁地从CPU的寄存器和进程堆栈的保存运行状态和对应的信息都很耗时，所以现代CPU将进程仅仅作为一个资源管理的东东，而引入了线程作为CPU调度的基本单位，多个线程可以共享同一进程的所有资源（后面会讲线程）。
注意，进程跟进程间一般不共享数据，当然也会有一些特殊情况；线程是在进程内部的，所以线程跟线程之间可以共享数据！
二、创建进程
1. fork
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
描述：创建一个进程
返回值：
成功：父进程返回子进程id，子进程返回0；
失败：父进程返回-1，并设置errno错误标志。
示例：
pid_t fpid = fork();2. wait
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);
描述：父进程等待子进程退出
status：
获取子进程使用exit函数退出时指定给父进程返回的数据；如果子进程exit(10)，返回的是正数，则父进程的status接收到的的是10；如果子进程exit(-10)，返回的是补码，即返回246。
返回值：
成功：返回终止子进程的id；
失败：返回-1.
示例：
int status;
wait(&status);3. exit
#include <stdlib.h>
void exit(int status);
描述：退出进程
status：
返回给父进程的参数
示例：
exit(-10); // 正数正常返回，负数返回的是补码例：
#include <unistd.h> // fork
#include <stdlib.h> // exit
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h> // wait#include <stdio.h>int main(int argc, char **argv) {// 创建进程idpid_t fpid;int count = 0;int status = 0;// 创建进程fpid = fork();if (fpid < 0) {printf("error in fork!\\n");} else if (0 == fpid) {printf("child process, My process id is %d\\n", getpid());count += 10;// 销毁进程//exit(-10); // 正数正常返回，负数返回的是补码} else {printf("parent process, My process id si %d\\n", getpid());count++;}printf("统计结果是：%d\\n", count);//wait(&status);printf("parent - status：%d\\n", WEXITSTATUS(status));return 0;
}
关于子进程和父进程是否共享变量内存的问题：
创建出了子进程，按照以前旧的版本，子进程创建成功后，会立马拷贝父进程的所有变量等内存到子进程中，这样效率很低；
然后现在的版本，子进程创建成功后，还不会立马拷贝，还是和父进程共享，但当父进程如果修改了某个变量的值时，在修改之时，子进程就会拷贝一份到自己那里，这样效率就高很多了！
三、多进程高并发设计
由一个Master管理进程和多个相同的work工作进程组成；
在终端输入命令：cat /proc/cpuinfo 查看自己cpu的核数；
例如，processor : 1 ；我这里最后一个显示的是1，那么就是两核的；
所以在下面的代码中，可以创建两个工作进程去来处理工作了！
#define _GNU_SOURCE#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>typedef void (*spawn_proc_pt) (void *data);
static void worker_process_cycle(void *data);
static void start_worker_processes(int n);
pid_t spawn_process(spawn_proc_pt proc, void *data, char *name);int main(int argc, char **argv) {start_worker_processes(2);// 管理子进程wait(NULL);
}void start_worker_processes(int n) {int i = 0;for (i = n - 1; i >= 0; i--) {spawn_process(worker_process_cycle,(void *)(intptr_t) i, (char*)"worker process");}}pid_t spawn_process(spawn_proc_pt proc, void *data, char *name) {pid_t pid;pid = fork();switch(pid) {case -1:fprintf(stderr, "fork() failed while spawning \\"%s\\"\\n", name);return -1;case 0:proc(data);return 0;default:break;}printf("start %s %ld\\n", name, (long int)pid);return pid;
}static void worker_process_init(int worker) {cpu_set_t cpu_affinity;// 多核高并发处理CPU_ZERO(&cpu_affinity); // 清零CPU_SET(worker%CPU_SETSIZE, &cpu_affinity);if (sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &cpu_affinity) == -1) {fprintf(stderr, "sched_setaffinity() failed\\n");}
}void worker_process_cycle(void *data) {int worker = (intptr_t)data;// 初始化worker_process_init(worker);// 进程干的活for (;;) {sleep(10);printf("pid %ld, doing...\\n", (long int)getpid());}
}程序运行后， 使用命令： ps -ef | grep 可执行文件名 即可查看自己创建的进程了
其中，4658和4659是程序创建的两个子进程id，4657是父进程id
ctrl + c 可以退出程序，或者 killall -9 可执行文件名
四、孤儿进程
父进程退出，而它的一个或多个子进程还在运行，那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。
init进程是所有进程的祖宗，它的进程id是1；
如何模仿实现孤儿进程呢？
运行以下代码，然后使用命令: kill -9 父进程，即可实现孤儿进程！
#define _GNU_SOURCE#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>typedef void (*spawn_proc_pt) (void *data);
static void worker_process_cycle(void *data);
static void start_worker_processes(int n);
pid_t spawn_process(spawn_proc_pt proc, void *data, char *name);int main(int argc, char **argv) {start_worker_processes(2);// 管理子进程// 程序一直卡在这里，一直没法执行下面的wait代码while(1) { sleep(1); }wait(NULL);
}void start_worker_processes(int n) {int i = 0;for (i = n - 1; i >= 0; i--) {spawn_process(worker_process_cycle,(void *)(intptr_t) i, (char*)"worker process");}}pid_t spawn_process(spawn_proc_pt proc, void *data, char *name) {pid_t pid;pid = fork();switch(pid) {case -1:fprintf(stderr, "fork() failed while spawning \\"%s\\"\\n", name);return -1;case 0:proc(data);return 0;default:break;}printf("start %s %ld\\n", name, (long int)pid);return pid;
}static void worker_process_init(int worker) {cpu_set_t cpu_affinity;// 多核高并发处理CPU_ZERO(&cpu_affinity); // 清零CPU_SET(worker%CPU_SETSIZE, &cpu_affinity);if (sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &cpu_affinity) == -1) {fprintf(stderr, "sched_setaffinity() failed\\n");}
}void worker_process_cycle(void *data) {int worker = (intptr_t)data;// 初始化worker_process_init(worker);// 干活for (;;) {sleep(10);printf("pid %ld, doing...\\n", (long int)getpid());}
}
当父进程被杀死后，两个子进程的父进程id变为了1，也就是init进程接管了两个子进程！这就是孤儿进程的展示了！
五、僵尸进程
一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵死进程。
僵尸进程怎样产生的：
一个进程在调用exit命令结束自己的生命的时候，其实它并没有真正的被销毁，而是留下一个称为僵尸进程（Zombie）的数据结构（系统调用 exit，它的作用是使进程退出，但也仅仅限于将一个正常的进程变成一个僵尸进程，并不能将其完全销毁）。
子进程变为僵尸进程后，都是在等待父进程为他收尸，如果父进程没有给他收尸，那么它就一直都是僵尸进程。
所以，为了不让进程成为僵尸进程，务必在父进程里加上wait即可！
当然，也可以把父进程杀掉，那么init进程就会接管那些子进程，也一样会收尸。
或者接管SIGCHLD信号。子进程死后，会发送SIGCHLD信号给父进程，父进程收到此信号后，执行waitpid()函数为子进程收尸。
使用下方代码实现僵尸进程：
#define _GNU_SOURCE#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>typedef void (*spawn_proc_pt) (void *data);
static void worker_process_cycle(void *data);
static void start_worker_processes(int n);
pid_t spawn_process(spawn_proc_pt proc, void *data, char *name);int main(int argc, char **argv) {start_worker_processes(2);// 管理子进程// 程序一直卡在这里，一直没法执行下面的wait代码while(1) { sleep(1); }wait(NULL);
}void start_worker_processes(int n) {int i = 0;for (i = n - 1; i >= 0; i--) {spawn_process(worker_process_cycle,(void *)(intptr_t) i, (char *)"worker process");}}pid_t spawn_process(spawn_proc_pt proc, void *data, char *name) {pid_t pid;pid = fork();switch(pid) {case -1:fprintf(stderr, "fork() failed while spawning \\"%s\\"\\n", name);return -1;case 0:proc(data);return 0;default:break;}printf("start %s %ld\\n", name, (long int)pid);return pid;
}static void worker_process_init(int worker) {cpu_set_t cpu_affinity;// 多核高并发处理CPU_ZERO(&cpu_affinity); // 清零CPU_SET(worker%CPU_SETSIZE, &cpu_affinity);if (sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set_t), &cpu_affinity) == -1) {fprintf(stderr, "sched_setaffinity() failed\\n");}
}void worker_process_cycle(void *data) {int worker = (intptr_t)data;// 初始化worker_process_init(worker);// 干活//for (;;) {//sleep(10);printf("pid %ld, doing...\\n", (long int)getpid());//}// 子进程退出，变为僵尸进程，等待父进程“收尸”exit(1);
}查看僵尸进程：
ps -ef | grep 可执行文件名
使用命令 ：kill -9 父进程id ，即可结束僵尸进程。(init接管了子进程，为他们收尸)
六、守护进程
不与任何终端关联的进程，通常情况下守护进程在系统启动时就在运行，它们以root用户或者其他特殊用户(apache和postfix)运行，并能处理一些系统级的任务。守护进程脱离于终端，是为了避免进程在执行过程中的信息在任何终端上显示，并且进程也不会被任何终端所产生的终端信息所打断（比如关闭终端等）。
有空的可以试一下，使用上面的代码创建子进程后，然后关闭终端，运行程序的进程也会随之关闭。
那如何成为一个守护进程呢？ 步骤如下：
- 1. 调用fork(),创建新进程,它会是将来的守护进程.
- 2. 在父进程中调用exit,保证子进程不是进程组长
- 3. 调用setsid()创建新的会话区
- 4. 将当前目录改成根目录(如果把当前目录作为守护进程的目录,当前目录不能被卸载他作为守护进程的工作目录)
- 5. 将标准输入,标准输出,标准错误重定向到/dev/null.
守护进程代码：
int daemon(int nochdir, int noclose) {int fd;switch (fork()) {case -1:return -1;case 0:break;default:_exit(0);}if (setsid() == -1) {return -1;}if (!nochdir) {(void)chdir("/");}if (!noclose && (fd == open("/dev/null", O_RDWR, 0)) != -1) {(void)dup2(fd, STDIN_FILENO);(void)dup2(fd, STDOUT_FILENO);(void)dup2(fd, STDERR_FILENO);if (fd > 2) {(void)close(fd);}return 0;}
}在main函数的第一行直接调用这个函数，参数传两个0即可创建守护进程！
int main(int argc, char **argv) {// 创建守护进程daemon(0, 0);start_worker_processes(2);// 管理子进程wait(NULL);
}七、总结
进程的一些用法就是这些了，现在我也还不知道进程有哪些作用，日后学习了在写一篇博客记录下来！