Linux 进程及其创建

Posted 2022-11-26 uestclr

1、Unix中的父子进程，unix是多进程操作系统，进程的启动也是具有先后顺序的，一般的情况下是系统先启动0进程 ，然后由0进程启动进程1和进程2，在由进程1和进程2启动其他进程。

2、unix中进程由进程PID唯一标识；

     函数getpid()可以获取当前进程PID；

     函数getppid()用于获取当前进程父进程的PID；

     函数getuid()用于获取当前用户的ID。

3、fork()函数创建子进程

fork()是通过赋值父进程的资源来创建子进程，子进程将会复制父进程除了代码区之外的所有区域，包括缓存。

pid_t fork()函数成功执行范围子进程PID或者0，而失败返回-1，所以可以通过返回值来隔离出父子进程。

用fork()创建一个子进程，子进程会从fork()当前位置执行代码，fork()之前的代码只有父进程执行；

fork()函数会返回两次，父进程返回的是子进程的PID，而子进程返回0.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
void main()
   printf("begin\\n");
   pid_t pid = fork();
   printf("end%d\\n",pid);

后面的 printf("end%d\\n",pid)父子进程都会执行，打印出各自的返回值，一个是子进程的PID，一个是子进程返回的0.

4.根据返回值隔离出父子进程

//捕捉父子进程
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void main()//父子进程使用不同的分支执行不同的事
   pid_t pid = fork();
   //printf("%d\\n",pid);
   if (!pid)//父子进程都会执行判断，但是只有子进程可以进来
      printf("我是子进程%d,我的父进程是%d\\n",getpid(),getppid());
   
   else//父进程执行的分支,子进程不会执行
      printf("我是父进程%d,我的子进程是%d\\n",getpid(),pid);
   

上面的代码根据返回值隔离出了父子进程，可以在各自的返回内执行各自的代码。

5、父子进程出出现了对文件的操作

用fork()创建子进程时，如果有文件描述符存在，则子进程会赋值文件描述符，但是不会赋值文件表，此时父子进程会公用一个文件表，意思就是说父子进程的文件描述符对应的是同一张文件表，所以操作的是同一个文件。

//进程的文件测试
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
void main()
   //pid_t pid = fork();//如果这样会出现什么效果，父进程和子进程都有自己的描述符，和文件表。
   int fd = open("a.txt",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0666);
   if (fd == -1) perror("open"),exit(-1);
   pid_t pid = fork();
   if (pid == 0)
      write(fd,"hello",5);
      close(fd);
      exit(0);
   
   write(fd,"12345",5);
   close(fd);

上面代码的执行结果表现为子进程首先写进了hello到a.txt中，随后父进程将12345追加到hello后面（这里要说明的一点是父子进程的执行先后是随机的），为什么父进程不是将原来的hello覆盖掉呢？这是因为父子进程的文件描述符对应了一张文件表，而子进程写完之后，它的文件偏移等信息会反应到文件表中，父进程进行写操作的时候，子进程造成的文件偏移是保留下来了的。如果把fork()函数放到最开始执行，则文件描述符和文件表都会被复制，此时的执行才表现为12345覆盖掉hello。

6、fork创建的子进程，父子进程随机运行，如果子进程先结束，就会给父进程发送消息，让父进程回收子进程的资源，如果父进程没哟收到子进程发送的消息，则子进程的资源无法回收，编程僵尸进程。

如果父进程先于子进程结束，则子进程会编程孤儿进程，在unix进程管理中，此时孤儿进程会被进程1 init接管，此时init进程 就是新的父进程，但是在我的系统下Ubuntu14.04LTS中，表现出来的却是被一个叫做init-user的进程接管了。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main()
   pid_t pid = fork();
   if (!pid)//子进程
      printf("子进程是%d,父进程是%d\\n",getpid(),getppid());
      sleep(3);
      printf("子进程是%d,父进程是%d\\n",getpid(),getppid());
      exit(0);
   
   sleep(1);
   if (pid)
      printf("pid = %d\\n",getpid());
   
   exit(0);

程序中有意设置延迟让父进程先结束，此时表现出来的是父进程结束之后子进程被init-user接管，而不是init进程接管。

而这个进程PID4173不是固定的，重新执行就变成了其他的数字。我给这个进程发送信号9，想杀死这个进程，指令如下：

kill -9 4173，它的效果就是一个注销的效果，立马回到刚启动好系统的登录页面。我想这是linux的进程优化吧。让一个叫init--user的进程来接管孤儿进程，而不是init进程来接管。

7、进程的退出

进程的正常退出表现为：

a、return退出；b、exit()退出；c、执行_exit()或_Exit()退出；d、最后一个线程退出；e、主线程退出

进程的非正常退出表现为：

a、被信号打断

b、最后一个线程被取消

//观察fa函数会被几次调用
//理论：可以使用atexit注册一些函数，这些函数会在执行exit或者return之前调用一次。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void fa(void)
   printf("fa called\\n");

int main()
   atexit(fa);//注册退出前的调用函数
   //printf("begin\\n");
   pid_t pid=fork();
   if (!pid)//取子进程
   printf("begin\\n");
      //_exit(0);
   
   //exit(0);
   //_exit(0);不会打印fa函数的内容,代表立即退出
   //else
     // printf("end\\n");
      //exit(0);//父进程结束，将不会执行下面的return
   //
   printf("end\\n");
   return 0;//调用fa函数

8、wait(),waitpid()

两个函数均可让父进程等待子进程的结束，并且取得子进程的退出状态和退出码（就是return后面的值或者exit()括号中的值）。

两者的区别在于wait()比较固定，等待任意子进程的结束即可，然后返回结束子进程PID，而waitpid()表现更为灵活，可以选择等待某一个子进程。

wait函数如下：

pid_twait(int *statuc),其中statuc参数是一个传出参数，用来带出结束子进程的退出码和退出状态；

//进程阻塞
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main()
   pid_t pid = fork();
   if (!pid)
      sleep(2);
      printf("子进程%d即将结束",getpid());
      exit(100);
   
   int status;
   pid_t wpid = wait(&status);//如果子进程不结束，父进程将会阻塞
   printf("等待到了%d的退出\\n",wpid);
   if (WIFEXITED(status))
      printf("正常退出，退出码：%d\\n",WEXITSTATUS(status));
   

宏函数WIFWXITED(status)可以判断正常退出；

宏函数WEXITSTATUS(status)可以取出退出码；

pid_twaitpid(pid_t pid,int *status,int option)

参数status和wait（）一样，pid可以设定等待哪些子进程，option可以设定是否等待。

 

pid 的值可能是：

==-1   等待任意子进程，与wait（）等效；

>0     等待指定子进程

==0    等待本进程组任意子进程

<-1    等待进程组ID等于pid绝对值的任一子进程

option的值：

0    阻塞，父进程等待；

WNOHANG  不阻塞，直接返回0

返回值：有子进程结束时返回子进程pid

出错返回-1

如果阻塞方式，没有子进程结束继续等待；

如果是WNOHANG，没有子进程返回0；

//waitpid函数
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

int main()
   pid_t pid = fork();
   if (pid == -1) perror("fork"),exit(-1);
   if (!pid)
      sleep(1);
      printf("子进程%d即将结束\\n",getpid());
      exit(100);
   
   pid_t pid2 = fork();
   if (!pid2)
      sleep(3);
      printf("子进程%d即将结束\\n",getpid());
      exit(200);
   
   int status;
   pid_t wpid = waitpid(pid2,&status,/*WNOHANG*/0);
   if(WIFEXITED(status))
      printf("等待到了%d子进程,退出码：%d\\n",wpid,WEXITSTATUS(status));