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目錄

進程創(chuàng)建

fork函數(shù)初識

fork函數(shù)返回值

寫時拷貝

fork常規(guī)用法

fork調(diào)用失敗的原因

進程終止

進程退出場景

進程常見退出方法

_exit函數(shù)

exit函數(shù)

return退出

進程等待

進程等待必要性

進程等待的方法

wait方法

waitpid方法

獲取子進程status

進程程序替換

替換原理

替換函數(shù)

進程創(chuàng)建

fork函數(shù)初識

在linux中fork函數(shù)時非常重要的函數(shù)，它從已存在進程中創(chuàng)建一個新進程。新進程為子進程，而原進程為父進程。

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
返回值：子進程中返回0，父進程返回子進程id，出錯返回-1

進程調(diào)用fork，當控制轉(zhuǎn)移到內(nèi)核中的fork代碼后，內(nèi)核做：
分配新的內(nèi)存塊和內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)給子進程
將父進程部分數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容拷貝至子進程
添加子進程到系統(tǒng)進程列表當中
fork返回，開始調(diào)度器調(diào)度

當一個進程調(diào)用fork之后，就有兩個二進制代碼相同的進程。而且它們都運行到相同的地方。但每個進程都將可以開始它們自己的旅程。

fork之前父進程獨立執(zhí)行，fork之后，父子兩個執(zhí)行流分別執(zhí)行。注意，fork之后，誰先執(zhí)行完全由調(diào)度器決定。

fork函數(shù)返回值

子進程返回0，父進程返回的是子進程的pid。

寫時拷貝

通常，父子代碼共享，父子不寫入時，數(shù)據(jù)也是共享的，當任意一方試圖寫入，便以寫時拷貝的方式各自一份副本。

fork常規(guī)用法

一個父進程希望復制自己，使父子進程同時執(zhí)行不同的代碼段。例如，父進程等待客戶端請求，生成子進程來處理請求。
一個進程要執(zhí)行一個不同的程序。例如子進程從fork返回后，調(diào)用exec函數(shù)。

fork調(diào)用失敗的原因

系統(tǒng)中有太多的進程
實際用戶的進程數(shù)超過了限制‘

進程終止

進程退出場景

代碼運行完畢，結(jié)果正確
代碼運行完畢，結(jié)果不正確
代碼異常終止

進程常見退出方法

正常終止（可以通過 echo $? 查看進程退出碼）：
1. 從main返回
2. 調(diào)用exit
3. _exit

異常退出：
ctrl + c，信號終止

_exit函數(shù)

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

參數(shù)：status 定義了進程的終止狀態(tài)，父進程通過wait來獲取該值

雖然status是int，但是僅有低8位可以被父進程所用。所以_exit(-1)時，在終端執(zhí)行$?發(fā)現(xiàn)返回值
是255

exit函數(shù)

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

exit最后也會調(diào)用exit, 但在調(diào)用exit之前，還做了其他工作：
1. 執(zhí)行用戶通過 atexit或on_exit定義的清理函數(shù)。
2. 關閉所有打開的流，所有的緩存數(shù)據(jù)均被寫入
3. 調(diào)用_exit

int main()
{
????????printf("hello");
????????exit(0);
}
運行結(jié)果:
[root@localhost linux]# ./a.out
hello[root@localhost linux]#
int main()
{
????????printf("hello");
????????_exit(0);
}
運行結(jié)果:
[root@localhost linux]# ./a.out
[root@localhost linux]#

return退出

return是一種更常見的退出進程方法。執(zhí)行return n等同于執(zhí)行exit(n),因為調(diào)用main的運行時函數(shù)會將main的返回值當做 exit的參數(shù)。?

進程等待

進程等待必要性

子進程退出，父進程如果不管不顧，就可能造成‘僵尸進程’的問題，進而造成內(nèi)存泄漏。另外，進程一旦變成僵尸狀態(tài)，那就刀槍不入，“殺人不眨眼”的kill -9 也無能為力，因為誰也沒有辦法殺死一個已經(jīng)死去的進程。
最后，父進程派給子進程的任務完成的如何，我們需要知道。如，子進程運行完成，結(jié)果對還是不對，或者是否正常退出。
父進程通過進程等待的方式，回收子進程資源，獲取子進程退出信息

進程等待的方法

wait方法

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);
返回值：
成功返回被等待進程pid，失敗返回-1。
參數(shù)：
輸出型參數(shù)，獲取子進程退出狀態(tài),不關心則可以設置成為NULL

waitpid方法

pid_ t waitpid(pid_t pid,? ? int *status,? ? int options);
返回值：
當正常返回的時候waitpid返回收集到的子進程的進程ID；
如果設置了選項WNOHANG,而調(diào)用中waitpid發(fā)現(xiàn)沒有已退出的子進程可收集,則返回0；
如果調(diào)用中出錯,則返回-1,這時errno會被設置成相應的值以指示錯誤所在；
參數(shù)：
pid：
Pid=-1,等待任一個子進程。與wait等效。
Pid>0.等待其進程ID與pid相等的子進程。
status:
WIFEXITED(status): 若為正常終止子進程返回的狀態(tài)，則為真。（查看進程是否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子進程退出碼。（查看進程的退出碼）
options:
WNOHANG: 若pid指定的子進程沒有結(jié)束，則waitpid()函數(shù)返回0，不予以等待。若正常結(jié)束，則返回該子進程的ID。

如果子進程已經(jīng)退出，調(diào)用wait/waitpid時，wait/waitpid會立即返回，并且釋放資源，獲得子進程退出信息。
如果在任意時刻調(diào)用wait/waitpid，子進程存在且正常運行，則進程可能阻塞。
如果不存在該子進程，則立即出錯返回

獲取子進程status

wait和waitpid，都有一個status參數(shù)，該參數(shù)是一個輸出型參數(shù)，由操作系統(tǒng)填充。
如果傳遞NULL，表示不關心子進程的退出狀態(tài)信息。
否則，操作系統(tǒng)會根據(jù)該參數(shù)，將子進程的退出信息反饋給父進程。
status不能簡單的當作整形來看待，可以當作位圖來看待，具體細節(jié)如下圖（只研究status低16比特位）：?

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進程程序替換

替換原理

用fork創(chuàng)建子進程后執(zhí)行的是和父進程相同的程序(但有可能執(zhí)行不同的代碼分支),子進程往往要調(diào)用一種exec函數(shù)以執(zhí)行另一個程序。當進程調(diào)用一種exec函數(shù)時,該進程的用戶空間代碼和數(shù)據(jù)完全被新程序替換,從新程序的啟動例程開始執(zhí)行。調(diào)用exec并不創(chuàng)建新進程,所以調(diào)用exec前后該進程的id并未改變?

替換函數(shù)

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#include <unistd.h>`
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, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);?

int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

這些函數(shù)如果調(diào)用成功則加載新的程序從啟動代碼開始執(zhí)行,不再返回。
如果調(diào)用出錯則返回-1
所以exec函數(shù)只有出錯的返回值而沒有成功的返回值。

事實上,只有execve是真正的系統(tǒng)調(diào)用,其它五個函數(shù)最終都調(diào)用 execve?

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到了這里，關于Linux操作系統(tǒng)——第二章 進程控制的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！