【linux】进程控制——进程创建，进程退出，进程等待
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目录
进程控制概述
创建子进程
fork函数
父子进程执行流
原理刨析
常见用法
出错原因
进程退出
概述
场景分析
返回退出状态的函数
exit和_exit
进程等待
概述
进程等待方法
wait
waitpid
详谈status
进程控制概述
一个进程创建了另一个进程，创建者为父进程，被创建者为子进程。
父进程可以创建多个子进程。
操纵系统是一号进程，所有进程构成一颗多叉树布局。
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每个父进程只对直系的子进程负责。
父进程创建子进程的一整套流程为：创建子进程——>子进程完成任务——>父进程回收子进程
创建子进程
fork函数
功能： 创建一个子进程
头文件： #include <unistd.h> 函数原型： pid_t fork(void); 返回值： 子进程返回 0 ，父进程返回子进程 id ，出错返回-1 fork之后的父进程和子进程谁先被执行是由调度器决定 代码示例 int main( void )
{
pid_t pid;
printf("Before: pid is %d\n", getpid());
if ( (pid=fork()) == -1 )perror("fork()"),exit(1);
printf("After:pid is %d, fork return %d\n", getpid(), pid);
sleep(1);
return 0;
}父子进程执行流
父进程和子进程共享代码，可以用判定语句让父进程和子进程执行差别代码块实现分流。
int main()
{
pid_t t = fork();
if (-1 == t)
{
//创建进程失败
}
else if (0 == t)
{
//子进程代码块
}
else
{
//父进程代码块
}
return 0;
} 上述代码中如果在父子进程分别写一个死循环就会有个神奇的现象——在一个main函数中能同时运行两个死循环。
系统层面理解
这在语言层面是无法理解的。在系统层面，是由两个进程运行了该代码。
fork()也是一个函数，在fork函数内部实现在创建一个进程的方法，在执行fork的main函数的return的时候就已经有了两个进程，子进程的fork返回 0 ，父进程的fork 返回子进程的pid（进程唯一标识符）。
出了fork函数，父进程和子进程分别执行自己的代码块，也就有了上述一个在main函数中运行了两个死循环的现象。
在fork函数中，linux内核做了如下工作
Linux内核为子进程创建内核资源，包罗task_struct（管理进程），mm_struct（管理进程地址空间），页表等，并为该子进程分配唯一标识符PID。子进程的内核资源继续于父进程。
Linux内核复制父进程的上下文，包罗堆栈指针、步伐计数器（PC）以及通用寄存器的状态。
Linux内核为子进程分配独立的进程地址空间
处理返回值，子进程返回 0 ，父进程返回 子进程的PID。
原理刨析
原理分析设计进程地址空间，可参考【Linux】进程地址空间-CSDN博客
子进程的页表也是继续于父进程，这意味着子进程的地址空间在物理内存的映射是重叠的。当子进程要对父进程的数据进行写入时，会发生写时拷贝。
通过写时拷贝实现代码共享，数据隔离。
上述策略可以有用节省物理内存
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常见用法
一个父进程希望复制自己，使父子进程同时执行差别的代码段。比方，父进程等待客户端请求，天生子进程来处理请求 一个进程要执行一个差别的步伐。比方子进程从fork返回后，调用exec函数（进程步伐替换）出错原因
系统中进程太多
用户进程的数量超过了限定
进程退出
概述
父进程先退，子进程未退。此时子进程的父亲进程被改为1号进程（操纵系统），那么该子进程被称为孤儿进程
父进程未退，子进程先退。但父进程没有读取到子进程的退出（进程等待），该子进程的状态被改为 Z 状态，Z 状态的进程被成为僵尸进程。
操纵系统杀不掉僵尸进程，以是僵尸进程会造成内存泄漏
如下是维持30秒僵尸进程的代码示例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
pid_t id = fork();
if(id < 0){
perror("fork");
return 1;
}
else if(id > 0){ //parent
printf("parent[%d] is sleeping...\n", getpid());
sleep(30);
}else{
printf("child[%d] is begin Z...\n", getpid());
sleep(5);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
return 0;
} 场景分析
进程异常退出
异常退出的本质是因为进程出发了硬件级别的错误，操纵系统给进程发送信号终止进程。
被信号杀掉的进程由于自身任务没有完成绩挂掉了，以是是异常退出。
每一种信号都有自己的编号，可用下述命令查看
kill -l https://img-blog.csdnimg.cn/direct/511c29ab3b8a4a978f8d8af71dc79399.png
用户可以输入如下指令，向进程发送信号来终止进程
kill -9 进程PID
Ctrl c
进程正常退出，结果不精确
进程退出码：进程正常竣事后给外部返回一个值，来代表自己任务完成情况。
如下指令可以查看近来一次进程的退出码
echo $? ? 中储存的是近来一次进程的退出码的值
退出码的值可以自己定，退出码的寄义可以根据代码的需求给定
可用如下步伐体现linux的退出码的寄义
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
int main()
{
int i = 0;
for(i;i<134;i++)
{
printf("%d:,%s\n",i,strerror(i));
}
return 0;
} 进程正常退出，结果精确
一样寻常情况下无需关心
返回退出状态的函数
return是一种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 但如果该函数不是main函数，就必要exit函数竣事进程，并返回退出状态 #include <unistd.h> void _exit(int status); 参数： status 界说了进程的终止状态，父进程通过 wait 来获取该值 #include <unistd.h> void exit(int status);
参数： status 界说了进程的终止状态，父进程通过 wait 来获取该值 exit和_exit
exit 末了也会调用 _exit , 但在调用 _exit 之前，还做了其他工作： 1. 执行用户通过 atexit或on_exit界说的清理函数。 2. 关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入 3. 调用_exit 如下体现图 https://img-blog.csdnimg.cn/direct/394880280ad049f8b1bbebdcee95b33d.png代码示例
int main()
{
printf("hello");
exit(0);
} 运行结果
# ./a.out hello# int main()
{
printf("hello");
_exit(0);
}运行结果
# ./a.out # 进程等待
概述
父进程只对直系的子进程负责，父进程创建子进程的目的是为了让子进程为自己完成一些事变。以是在子进程变成 X 状态（死亡状态）之前，有一个 Z 状态即僵尸状态。
僵尸状态是为了能让父进程读取子进程的退出信息。
退出信息：进程是否触发硬件级别的错误而被信号所杀（异常竣事），进程如果没有异常竣事退出码是否符合预期（结果运行的结果是否精确）
进程等待有如了局景
1.父进程等待子进程，但子进程并未退出，此时父进程可以阻塞等待，非阻塞等待，非阻塞轮询等待。
2.子进程变成僵尸进程，父进程等待子进程并读取子进程退出信息，子进程被设为 X 状态。
子进程的退出信息只能被父进程拿到——父进程只对直系子进程负责。
进程等待和 Z 状态本质是为了应对父子进程退出的各种场景，让父进程拿到子进程的退出信息
进程等待方法
wait
头文件： #include<sys/types.h> 头文件： #include<sys/wait.h> 函数原型： pid_t wait(int*status) 功能：等待子进程 返回值： 乐成返回被等待进程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 NULL wait函数的特性是：如果子进程为僵尸状态，直接获取子进程的退出信息，如果子进程并未退出，父进程的状态被改为 S 状态（就寝状态，阻塞状态）——父进程一直等待子进程 参数：我们可以界说一个int类型的变量，wait用指针接收，wait去子进程中拿到退出信息就可以通过status通报给父进程 代码示例 #include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
int main()
{
pid_t i = fork();
if (-1== i)//创建子进程失败
{
printf("创建子进程失败\n");
return 2;
}
else if (0 == i)//子进程
{
int cat = 2;
while (cat)
{
//eep(1);
printf("我是一个子进程 %d我的父亲是 %d\n", getpid(), getppid());
cat--;
}
exit(21);
//return 12;
}
else//父进程
{
intstatus = 0;
pid_t t = wait(&status);
sleep(1);
printf("我是一个父进程%d,子进程退出状态为%d,子进程的退出码是%d\n", getpid(), WIFEXITED(status),WEXITSTATUS(status));
//printf("我是一个父进程%d,子进程退出状态为%p\n", getpid(),status);
return 99;
}
}
waitpid
函数原型
pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options); 返回值 当正常返回的时候waitpid返回网络到的子进程的进程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网络,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: 输出型参数，获取子进程退出状态,不关心则可以设置成为NULL options: WNOHANG: 若pid指定的子进程没有竣事，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常竣事，则返回该子进程的ID。 如果为0：进入阻塞等待，与wait等价 如下是差别场景的代码示例 父进程只等待一次，子进程变成孤儿进程 #include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
int main()
{
pid_t i = fork();
if (-1== i)//创建子进程失败
{
printf("创建子进程失败\n");
return 2;
}
else if (0 == i)//子进程
{
int cat = 2;
while (1)
{
sleep(1);
printf("我是一个子进程 %d我的父亲是 %d\n", getpid(), getppid());
cat--;
}
exit(21);
//return 12;
}
else//父进程
{
intstatus = 0;
pid_t t = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
sleep(1);
printf("我是一个父进程%d,子进程退出状态为%d,子进程的退出码是%d\n", getpid(), WIFEXITED(status),WEXITSTATUS(status));
//printf("我是一个父进程%d,子进程退出状态为%p\n", getpid(),status);
return 99;
}
} 非阻塞轮询等待
父进程死循环等待，options的参数是WNOHANG，这种等待称为非阻塞轮询等待，等待期间父进程可以做自己的事变
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
int main()
{
pid_t i = fork();
if (-1== i)//创建子进程失败
{
printf("创建子进程失败\n");
return 2;
}
else if (0 == i)//子进程
{
int cat = 2;
while (1)
{
sleep(1);
printf("我是一个子进程 %d我的父亲是 %d\n", getpid(), getppid());
cat--;
}
exit(21);
//return 12;
}
else//父进程
{
intstatus = 0;
while(1)
{
pid_t t = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
sleep(1);
//printf("我是一个父进程%d,子进程退出状态为%d,子进程的退出码是%d\n", getpid(), WIFEXITED(status),WEXITSTATUS(status));
if (-1 == t)//等待失败
{
return -1;
}
else if (0 == t)
{
sleep(1);
printf("子进程还没完事\n");
}
else{//等待成功
break;
}
//printf("我是一个父进程%d,子进程退出状态为%p\n", getpid(),status);
}
return 99;
}
}
为什么要用上述两个函数来完成父进程对子进程退出信息的获取呢
wait和waitpid是系统提供的接口，获取子进程的退出信息是由操纵系统做的。为什么父进程不能直接获取，而要让操纵系统介入呢？ 子进程退出后，其相干数据被释放掉，退出信息被保存在内核数据布局中，一个进程在上层代表的是用户，如果一个进程可以直接拿到子进程的退出信息，那么阐明该进程可以直接访问内核数据布局，换句话说用户可以通过代码访问内核数据布局，那么操纵系统的安全性怎么得到包管呢？ 父进程和子进程都代码共享了，不能在代码层面拿到退出信息吗 进程是系统层面的概念，如果不用系统提供的接口，子进程的退出信息是不会反馈给父进程的代码上的。 详谈status
wait和waitpid，都有一个status参数，该参数是一个输出型参数，由操纵系统填充。 如果通报NULL，体现不关心子进程的退出状态信息。 否则，操纵系统会根据该参数，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，详细细节如下图（只研究status低16比特位） 比特位 0~6 对应了继承到的信号，注意这里还通过 127 0x7f 界说了 STOP 状态
比特位 7 用来标示是否有天生 core 文件
比特位 8~15 通过 exit() 接口退出进程，也就是意味着错误码最大为 255 ，如果是 256 那么实际上是 0 ；
https://img-blog.csdnimg.cn/direct/539ca80b11f842519527acfde7d0e453.png 头文件中提供了宏，无需进行位运算
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）
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