Linux进程控制

Posted 2022-11-24 银背欧尼酱

文章目录

• 前言
• 一，进程创建
• • 1.1 fork函数初识
  • 1.2 虚拟地址空间
  • 1.3 其他概念
• 二，进程终止
• • 2.1 进程退出的场景
  • 2.2 进程常见的退出方法
  • • 2.2.1 exit函数和 _exit函数的原理
    • 2.2.2 exit函数和 _exit函数的区别
• 三，进程等待
• • 3.1 进程等待的必要性
  • 3.2 进程等待的方法
• 总结

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前言

今天将为大家详细介绍进程控制的相关知识。如exit和_exit函数的区别、fork函数的原理、虚拟地址空间、进程创建、进程终止、进程等待、进程程序替换等知识。让我们一起来学习吧！

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一，进程创建

1.1 fork函数初识

在linux中fork函数是非常重要的函数，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程。

进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做：

• 分配新的内存块和内核数据结构给子进程
• 将父进程部分数据结构内容拷贝到子进程
• 添加子进程到系统进程列表当中
• fork返回，开始调度器调度

注意：fork之后，谁先执行完全由调度器决定。

fork函数的返回值：

• 子进程返回0
• 父进程返回子进程的pid(进程号)

fork调用失败的原因：

• 系统中有太多的进程
• 实际用户的进程超过了限制

进程间的运行是抢占式执行：

使用fork创建出来的子进程，父子进程在执行各自的代码时，也是抢占式执行的。

1.2 虚拟地址空间

注：

• 1.在代码中打印出来的地址并非是物理地址，而是虚拟地址。
• 2.虚拟地址的产生，是由于操作系统为了方便统一管理物理内存诞生的。
• 3.虚拟地址并不能够保存数据，保存数据还是在物理内当中保存的。所以，当一个进程在使用虚拟地址访问数据的时候，操作系统需要通过虚拟地址找到物理地址，从而促使进程访问数据。

将虚拟地址转化为物理地址的方式：分段式，分页式，段页式

1.分页式：

虚拟地址 = 页号 + 页内偏移

页号 = 虚拟地址 / 页的大小

页内偏移 = 虚拟地址 % 页的大小

2.分段式：

3.段页式：

1.3 其他概念

并行和并发：

并行：多个进程同时拥有不同的CPU，进行运算，称之为并行。

并发：多个进程在同一时刻只能有一个进程拥有CPU进行运算，称之为并发。

独立性：

多进程运行，需要独享各种资源，多进程运行期间互不干扰

二，进程终止

2.1 进程退出的场景

• 代码运行完毕，结果正确
• 代码运行完毕，结果不正确
• 代码异常终止

2.2 进程常见的退出方法

正常终止:

• 1.从main返回
• 2.调用exit
• 3.调用 _exit

异常退出：

• ctrl + c , 信号终止

2.2.1 exit函数和 _exit函数的原理

_exit函数

#include <unistd.h>
void _exit(int status);
参数：status 定义了进程的终止状态，父进程通过wait来获取该值

该函数为系统调用函数，谁调用谁退出。

status : 进程退出的状态码

exit函数

#include <unistd.h>
void exit(int status);

该函数为库函数，谁调用谁退出。

status : 进程退出的状态码

exit函数最后也会调用_exit，但在调用 _exit之前，还做了其他工作：

• 1.执行用户通过自定义的清理函数
• 2.刷新缓冲区

2.2.2 exit函数和 _exit函数的区别

exit函数在调用_exit函数之前，通过atexit函数或on_exit定义清理函数。

int atexit(void (*function)(void));
参数：参数为函数指针类型，接受一个函数的地址
函数的返回值为void，参数也是void

atexit函数是注册了一个函数mycallback，注册并不是调用。

当main函数结束之后，才会调用刚刚注册的mycallback函数。

回调函数执行步骤：

1. 注册回调函数
2. 调用回调函数

刷新缓冲区的办法：

1.main函数的return返回之后

2.fflush : 强制刷新

3.\\n

4.exit函数

三，进程等待

3.1 进程等待的必要性

• 之前讲过，子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成“僵尸进程”的问题，进而造成内存泄漏。
• 另外，进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，kill -9也无能为力，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程。
• 最后，父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。如，子进程运行完成，结果是对还是不对，或者是否正常退出。
• 父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息。

3.2 进程等待的方法

wait方法

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);
返回值：
 成功返回被等待进程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

waitpid方法

pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
返回值：
 当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程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收集,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:
 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）
 options:
 WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进
程的ID。

• 如果子进程已经退出，调用wait/waitpid时，wait/waitpid会立即返回，并且释放资源，获得子进程退

  出信息。

• 如果在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在且正常运行，则进程可能阻塞。

• 如果不存在该子进程，则立即出错返回。

总结

以上就是今天的内容，介绍了进程控制的相关内容。如exit和_exit函数的区别、fork函数的原理、虚拟地址空间、进程创建、进程终止、进程等待等知识。希望大家认真消化，有所收获。