—进程控制 上篇

Posted 2022-12-14 the_scent_of_th_soul

linux系统的一个重要特点就是：可以同时启动多个进程。那么什么是进程呢？
（一）进程概念：进程简单地讲就是运行中的程序。它是一个动态的实体，是程序的一次执行过程。另外，进程是操作系统资源分配的基本单位。
进程与程序不同，程序是一些保存在硬盘上的可执行的代码，是静态的。
（二）进程操作：
每个进程都由ID号标识，进程被创建时系统会为其分配一个唯一的进程ID。
1.创建进程：除了极少数以特殊方法创建的进程（如init进程）外，系统调用fork是创建一个新进程的唯一方法。进程调用fork函数就创建了一个子进程。
fork函数的声明及其功能如下：

pid_t fork(void);     /*调用一次返回两次*/

int main(void)

    pid_t pid;
    char * msg;
    int k;
    pid=fork();    /*Create a child process*/
    switch(pid)
        case 0:msg="child process is running";
               k=3;
               break;
        case -1:printf("process creation is fail\\n");
                break;
        default :msg="parent process is running";
                 k=5;
                 break;
    
    while(k>0)
        puts(msg);
        sleep(1);
        k--;
    
    exit(0);

从输出上可以看到，switch语句被执行了两次，一次是在子进程中执行，一次是在父进程中执行。fork返回值有两个，一个是父进程调用fork函数后的返回值：刚建的子进程的ID，另一个是子进程中fork函数的返回值：0。
一般来说，fork之后是子进程还是父进程先执行是不确定的，这取决于内核所使用的调度算法。除非某进程的优先级比其他进程高，否则操作系统让所有进程享有同等执行权。由while语句输出的内容可以发现，父子进程其实是交替执行的。
注：可以用ps命令查看进程的当前状态。
vfork函数也可以用来创建一个新进程，它其实是调用了fork函数。与fork的异同点主要如下：
（1）vfork与fork一样，都是调用一次，返回两次。
（2）fork创建的子进程完全复制父进程的资源，子进程独立于父进程，具有良好的并发性。vfork创建的子进程共享父进程的地址空间，完全运行在父进程的地址空间上，子进程对该地址空间中任何数据的修改同样为父进程所见。
（3）fork创建的子进程运行的先后取决于调度算法，vfork保证子进程先运行。

个人觉得创建守护进程涉及的内容比较多，所以有关守护进程的内容我将在下篇说明，这里暂时先不提及。

2.进程退出：

在 main 函数中中执行return 
调用exit或者_exit函数          /*正常退出*/
调用about函数
进程接受某个使程序终止的信号     /*异常退出*/

不管哪一种退出方式，最终都会执行内核中的同一段代码。这段代码用来关闭进程所有已打开的文件描述符，释放它所占用的内存和其他资源。
另外，父子进程终止的先后顺序不同会产生不同的结果，具体将在下篇和守护进程一块儿说明。

3.执行新程序：
几个进程同时执行一个应用程序通常用处不大，常见的使用方法是子进程在被fork后通过调用exec函数执行另外一个程序。
系统调用exec用于执行一个可执行程序以代替当前进程的执行映像。exec调用并没有生成新进程。一个进程一旦调用exec函数，它本身就 ”死亡了“，系统把代码段替换成新的程序的代码段，废弃原有的数据段和堆段，并为新程序重新分配，唯一保留的就是进程ID。也就是说，对于系统而言，还是同一个进程，不过执行的已经是另外一个程序了。
exec函数族里有很多不同定义的函数，但是无论是哪一个exec函数，事实上都是将可执行程序的路径、命令行参数、和环境变量3个参数传递给可执行程序的main函数。
引入一下环境变量的概念：包括用户的主目录、终端类型、当前目录等，它们定义了用户的工作环境，所以称为环境变量。下面是简单的环境变量应用的代码：

//extern char ** environ;
int main(int argc, char *argv[], char ** environ)

    int i;
    printf("Argument\\n");

    for(i=0; i<argc; i++)
        printf("argv[%d] is %s\\n", i, argv[i]);
    
    printf("Environment\\n");

    for(i=0; environ[i] != NULL; i++)
        printf("%s\\n", environ[i]);
    

可以把第一行的注释去掉，把main函数的第三个参数去掉。会发现，得到的结果是一样的。