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???個人專欄：《C語言》《數據結構》《藍橋杯試題》《LeetCode刷題筆記》《實訓項目》《C++》《Linux》
??每一個不曾起舞的日子，都是對生命的辜負
目錄
前言
1.基本概念
2.描述進程-PCB
2.1task_struct-Linux中的PCB
2.2task_struct內容分類（成員）
3.查看進程
3.1通過系統(tǒng)目錄查看
3.2通過用戶級工具ps查看
4.通過系統(tǒng)調用獲取進程標識符（PID）
4.1PCB是屬于操作系統(tǒng)的還是屬于進程的？
?4.2使用getpid和getppid
5.通過系統(tǒng)調用創(chuàng)建進程（fork初識）
5.1fork函數創(chuàng)建子進程
5.2fork的返回值
5.3使用if進行分流
前言
上篇文章我們說學習系統(tǒng)我們要翻越三座大山：進程周邊、文件周邊以及線程周邊。
那今天我們就對第一座大山：進程周邊開啟攀登之旅??
本篇文章主要講解有關進程的基本概念，以及Linux系統(tǒng)下是如何管理進程的，還記得學習管理的六字真言么？沒錯，對于進程的管理也是先描述，再組織。
之后我們再來學習下如何查看進程以及進程的標識符PID、父進程的標識符PPID。
最后我們初步的認識下fork函數，并利用fork函數實現(xiàn)創(chuàng)建子進程等。
話不多說，直接進入我們今天的學習?
歡迎大家??收藏??以便未來做題時可以快速找到思路，巧妙的方法可以事半功倍。
=========================================================================文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-753615.html
GITEE相關代碼：??fanfei_c的倉庫??
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1.基本概念
較為官方的說法：
- 課本概念：?程序的一個執(zhí)行實例，正在執(zhí)行的程序等。
- 內核觀點：?擔當分配系統(tǒng)資源（CPU時間，內存）的實體。
輔助理解：
對代碼進行編譯鏈接產生的文件我們稱之為可執(zhí)行程序（.exe），執(zhí)行該程序，該程序會被加載到內存中，此時便稱之為進程。
2.描述進程-PCB
上節(jié)課我們學習了管理的概念，并總結為六字真言：先描述，再組織。
那對于操作系統(tǒng)來說，管理進程的方式仍然歸結于這六字真言中。
我們也可以將進程描述起來，描述得到的就是進程控制塊PCB（process control block）。
PCB就是進程屬性的集合（數據結構），里面存儲的是進程信息。
管理不是直接管理人，而是管理人的信息；
管理不是直接管理進程，而是管理進程的信息（PCB）。
此時操作系統(tǒng)對進程的管理就轉化為對PCB對象的管理。
那對于某個數據結構的管理我們是很熟悉的，假如我們利用鏈表的方式進行組織，那對于進程的管理說白了就是對鏈表的增刪查改。
換句話說：進程=PCB（內核數據結構）+可執(zhí)行程序?
未來，所有對進程的控制和操作，都只和進程的PCB有關，和進程的可執(zhí)行程序沒有關系。
如果愿意，你可以把PCB（Node節(jié)點）放到任意數據結構中去。
2.1task_struct-Linux中的PCB
task_struct就是在Linux中描述進程的結構體（Linux是C語言編寫）。
你可以理解為PCB是操作系統(tǒng)學科抽象的叫法，而在Linux中具體為task_struct。
即task_struct是Linux內核的一種數據結構，它會被裝載到RAM（內存）里并且包含進程的信息。
2.2task_struct內容分類（成員）
- 標示符（PID）： 描述本進程的唯一標示符，用來區(qū)別其他進程（每次啟動都會變化）。
- 狀態(tài)： 任務狀態(tài)，退出代碼，退出信號等。
- 優(yōu)先級： 相對于其他進程的優(yōu)先級。
- 程序計數器(pc)： 程序中即將被執(zhí)行的下一條指令的地址。
- 內存指針： 包括程序代碼和進程相關數據的指針，還有和其他進程共享的內存塊的指針。
- 上下文數據： 進程執(zhí)行時處理器的寄存器中的數據。
- I/O狀態(tài)信息： 包括顯示的I/O請求，分配給進程的I/O設備和被進程使用的文件列表。
- 記賬信息： 可能包括處理器時間總和，使用的時鐘總和，時間限制，記賬號等。
- 其他信息。
3.查看進程
3.1通過系統(tǒng)目錄查看
根目錄下的proc目錄，/proc下存儲著進程信息。
目錄名為數字的即為進程信息的目錄，每個目錄內存儲著他們對應的進程信息。
而這些數字對應著該進程的標識符PID。
比如查看標識符PID=1的進程信息：
當我們新建一個普通的進程，并進入該進程所在目錄時：
我們可以利用chdir系統(tǒng)調用接口修改工作目錄。
3.2通過用戶級工具ps查看
實例：ps ajx/ps aux
該命令可以查看所有系統(tǒng)進程。
現(xiàn)在我們來寫一段代碼并生成可執(zhí)行程序，執(zhí)行后變成進程我們如何查看呢？
（1）代碼：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
while(1)
{
printf("I am a process!\n");
sleep(1);
}
return 0;
}（2）編譯后執(zhí)行：
?（3）打開多窗口方便我們觀察
?（4）如何查看單個進程？
首先我們已經知道如何查看系統(tǒng)中所有進程了，即ps ajx，那我們可以利用Linux之前學習的一些指令來顯示我們想要查看的單個指令。
實例：ps ajx | head -1 && ps ajx | grep test
對以上指令的解釋：
我們來觀察一下是否是我們想要的結果：
?我們發(fā)現(xiàn)：test進程利用剛才的指令我們得到了該進程的相關信息，但是黃色框內是什么？
其實是grep命令：
?這里也側面反映出幾乎所有獨立的指令，就是程序，運行起來也是進程。
這里grep實際也是進程，且該進程內包含有test的信息，所以也顯示出來了。
如何去掉這多余信息呢？
實例：ps ajx | head -1 && ps ajx | grep test | grep -v grep
-v選項是反向搜索的意思，即過濾掉包含有grep內容的信息。??
另外我們也可以通過指令對進程進行檢測，檢測他是否運行：
實例：while :; do?ps ajx | head -1 && ps ajx | grep test | grep -v grep; sleep 1;done
觀察進程創(chuàng)建和銷毀的過程：?
?所以我們發(fā)現(xiàn)：進程是有生命的！
4.通過系統(tǒng)調用獲取進程標識符（PID）
4.1PCB是屬于操作系統(tǒng)的還是屬于進程的？
答案是屬于操作系統(tǒng)的，雖然PCB記錄的是進程的相關信息，但是PCB是由操作系統(tǒng)創(chuàng)建并維護的。
那既然PCB是屬于操作系統(tǒng)的，那我們如何查看PCB的信息呢？
在操作系統(tǒng)的那篇文章中我們提到過用戶想要獲取操作系統(tǒng)的信息，需要調用系統(tǒng)接口。
所以獲取進程標識符(PID)等PCB的信息我們需要通過系統(tǒng)調用來獲得，所以我們來認識下getpid()。
首先我們利用man getpid查看下命令手冊：
我們發(fā)現(xiàn)getpid是在2號手冊中，利用man man我們知道2號手冊中記錄的就是系統(tǒng)調用接口。?
?4.2使用getpid和getppid
（1）編寫代碼：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
int main()
{
pid_t id = getpid();
while (1)
{
printf("I am a process!pid:%d\n", id);
sleep(1);
}
return 0;
}
（2）執(zhí)行可執(zhí)行程序并觀察
那我們再來學習一下getppid（獲取父進程的進程標識符）。
一般在Linux中，普通進程，都有他的父進程。
每一個子進程都是由父進程創(chuàng)建出來的。?
子進程只能有一個父進程，父進程可以有多個子進程。
每次執(zhí)行可執(zhí)行程序，進程標識符會改變（因為每次都是新的進程）。?
那我們來觀察一下他的父進程：
（3）編寫代碼：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
int main()
{
pid_t id = getpid();
pid_t fid = getppid();
while (1)
{
printf("I am a process!pid:%d ppid:%d\n", id, fid);
sleep(1);
}
return 0;
}
（4）執(zhí)行可執(zhí)行程序并觀察?
我們來查詢一下該進程的父進程究竟是什么？?
我們發(fā)現(xiàn)該進程的父進程是bash（命令行解釋器）。
在命令行啟動的進程都是bash的子進程。
5.通過系統(tǒng)調用創(chuàng)建進程（fork初識）
./+可執(zhí)行程序的方式是一種手動創(chuàng)建進程的方式。fork則是通過系統(tǒng)調用創(chuàng)建進程。
5.1fork函數創(chuàng)建子進程
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
printf("before fork : I am a process,pid:%d,ppid:%d\n", getpid(), getppid());
fork();
printf("after fork : I am a process,pid:%d,ppid:%d\n", getpid(), getppid());
sleep(2);
return 0;
}現(xiàn)象：
?確實如我們所料，fork執(zhí)行后，創(chuàng)建出了一個子進程。
并且我們發(fā)現(xiàn)fork后面的語句執(zhí)行了兩次。
也就是說fork之后，代碼共享，從一個進程分為兩個分支，一為父，一為子。
?那我們如何知道誰是父誰是子呢？
這就要研究一下fork函數的返回值問題了。
5.2fork的返回值
意思是返回給父進程的是子進程的PID，返回給子進程的是0.
為什么？
- 因為父：子= 1：n，子找父是很容易的，而父找子必須有子的pid。
兩個返回值么？
我們來驗證一下：
執(zhí)行結果：?
也就是說父進程使用該變量就返回子進程的pid，子進程使用就返回0。
提問：fork函數為什么會返回兩次？?
當一個函數運行到了最后執(zhí)行return的時候，這個函數的核心邏輯已經執(zhí)行完成了！
而fork函數中必然會有創(chuàng)建子進程這一操作，所以在fork函數返回值之前，子進程已經存在了。
所以fork函數會返回兩次值寫入到變量中。
提問：id怎么可能同一個變量既等于0又等于pid？?
一個進程崩潰會不會影響其他進程呢？答案是不會。
注：任意進程之間是具有獨立性的，互相不能影響，即便是父子進程。
子進程被創(chuàng)建時，會繼承大部分父進程的屬性，即子進程的創(chuàng)建是以父進程為模板的。
模擬場景：父進程或子進程對一共享數據進行修改會發(fā)生什么？
前面我們剛說到任意進程之間具有獨立性，互相不能影響，所以操作系統(tǒng)必須保證這一點。
假如為子進程修改該數據：子進程會從父進程那拷貝一份到自己這里進行修改，這一行為稱之為寫時拷貝。
父進程修改該數據也如此。
id就是這一共享數據，返回的本質就是寫入。
- linux中可以使用同一變量名，表示不同的內存。
提問：我們創(chuàng)建子進程的目的是什么？
一般而言：我們想讓父子做不同的工作。
所以我們就可以利用返回值的不同使用if進行分流。
5.3使用if進行分流
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int ret = fork();
if (ret < 0) {
perror("fork");
return 1;
}
else if (ret == 0) {
//child的工作代碼段
}
else {
//father的工作代碼段
}
sleep(1);
return 0;
}本篇內容就到這里，其中有些知識需要學習到進程地址空間才能深入研究，博主會持續(xù)更新Linux系列文章，歡迎大家關注哈！
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