【linux】进程控制——进程创建，进程退出，进程等待 ...

海哥  金牌会员 | 2024-7-10 22:52:18 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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  相干文章
  【Linux】进程地址空间-CSDN博客
  【linux】详解linux根本指令-CSDN博客
  

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。

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   
  1. int main( void )
  2. {
  3. pid_t pid;
  5. printf("Before: pid is %d\n", getpid());
  7. if ( (pid=fork()) == -1 )perror("fork()"),exit(1);
  9. printf("After:pid is %d, fork return %d\n", getpid(), pid);
  11. sleep(1);
  13. return 0;
  14. }
复制代码
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。
  1. int main()
  2. {
  3. pid_t t = fork();
  5. if (-1 == t)
  6. {
  7. //创建进程失败
  8. }
  9. else if (0 == t)
  10. {
  11. //子进程代码块
  12. }
  13. else
  14. {
  15. //父进程代码块
  16. }
  17. return 0;
  18. }
复制代码
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

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
  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. int main()
  4. {
  5. pid_t id = fork();
  7. if(id < 0){
  9. perror("fork");
  10. return 1;
  12. }
  13. else if(id > 0){ //parent
  15. printf("parent[%d] is sleeping...\n", getpid());
  16. sleep(30);
  18. }else{
  20. printf("child[%d] is begin Z...\n", getpid());
  21. sleep(5);
  22. exit(EXIT_SUCCESS);
  24. }
  26. return 0;
  27. }
复制代码
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
  1. kill -l
复制代码

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
  1. echo $?
复制代码
? 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
  1. #include<stdio.h>
  2. #include<unistd.h>
  3. #include<errno.h>
  4. #include<string.h>
  5. int main()
  6. {
  9.   int i = 0;
  10.   for(i;i<134;i++)
  11.   {
  12.     printf("%d:,%s\n",i,strerror(i));
  14.   }
  15.   return 0;
  16. }
复制代码
  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   
  代码示例
  1. int main()
  2. {
  3. printf("hello");
  4. exit(0);
  5. }
复制代码
运行结果
   [root@localhost linux]# ./a.out     hello[root@localhost linux]#   
  1. int main()
  2. {
  3. printf("hello");
  4. _exit(0);
  5. }
复制代码
运行结果
     [root@localhost linux]# ./a.out        [root@localhost linux]#     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   
  1. #include<stdio.h>
  2. #include<unistd.h>
  3. #include<sys/types.h>
  4.        #include <unistd.h>
  5. #include<stdlib.h>
  6. #include <sys/wait.h>
  9. int main()
  10. {
  12.   pid_t i = fork();
  14. if (-1  == i)//创建子进程失败
  15. {
  16. printf("创建子进程失败\n");
  17. return 2;
  18. }
  19. else if (0 == i)//子进程
  20. {
  22. int cat = 2;
  24. while (cat)
  25. {
  26. //eep(1);
  27. printf("我是一个子进程 %d  我的父亲是 %d\n", getpid(), getppid());  
  28. cat--;
  29. }
  31. exit(21);
  33. //return 12;      
  34. }
  35. else//父进程
  36. {
  37. int  status = 0;
  39.   pid_t t = wait(&status);
  40. sleep(1);
  41. 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));
  43. //printf("我是一个父进程%d,子进程退出状态为%p\n", getpid(),status);
  44.   return 99;
  46. }
  48. }
复制代码

  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      
  1. #include<stdio.h>
  2. #include<unistd.h>
  3. #include<sys/types.h>
  4.        #include <unistd.h>
  5. #include<stdlib.h>
  6. #include <sys/wait.h>
  9. int main()
  10. {
  12.   pid_t i = fork();
  14. if (-1  == i)//创建子进程失败
  15. {
  16. printf("创建子进程失败\n");
  17. return 2;
  18. }
  19. else if (0 == i)//子进程
  20. {
  22. int cat = 2;
  24. while (1)
  25. {
  26. sleep(1);
  27. printf("我是一个子进程 %d  我的父亲是 %d\n", getpid(), getppid());  
  28. cat--;
  29. }
  31. exit(21);
  33. //return 12;      
  34. }
  35. else//父进程
  36. {
  37. int  status = 0;
  39.   pid_t t = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
  40. sleep(1);
  41. 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));
  43. //printf("我是一个父进程%d,子进程退出状态为%p\n", getpid(),status);
  44.   return 99;
  46. }
  48. }
复制代码
    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
  1. #include<stdio.h>
  2. #include<unistd.h>
  3. #include<sys/types.h>
  4.        #include <unistd.h>
  5. #include<stdlib.h>
  6. #include <sys/wait.h>
  9. int main()
  10. {
  12.   pid_t i = fork();
  14. if (-1  == i)//创建子进程失败
  15. {
  16. printf("创建子进程失败\n");
  17. return 2;
  18. }
  19. else if (0 == i)//子进程
  20. {
  22. int cat = 2;
  24. while (1)
  25. {
  26. sleep(1);
  27. printf("我是一个子进程 %d  我的父亲是 %d\n", getpid(), getppid());  
  28. cat--;
  29. }
  31. exit(21);
  33. //return 12;      
  34. }
  35. else//父进程
  36. {
  37. int  status = 0;
  38. while(1)
  39. {
  41.   pid_t t = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
  42. sleep(1);
  43. //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));
  44. if (-1 == t)//等待失败
  45. {
  46. return -1;
  47. }
  48. else if (0 == t)
  49. {
  50. sleep(1);
  51.   printf("子进程还没完事\n");
  52. }
  53. else{//等待成功
  54.   break;
  55. }
  56. //printf("我是一个父进程%d,子进程退出状态为%p\n", getpid(),status);
  57. }
  58. return 99;
  60. }
  62. }
复制代码

     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 ；
     
     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）
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。

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