操作系统之进程的创建与结束

Linux系统中进程的创建

getpid函数与getppid函数

getpid():获取调用进程的ID。
头文件：
#include
#include
系统调用格式：
pid = getpid( )
参数定义：
int pid
返回值：调用进程的进程ID。

getppid():获取调用进程的父进程ID。
头文件：
#include
#include
系统调用格式：
ppid = getppid( )
参数定义：
int ppid
返回值：调用进程的父进程ID。

Linux中创建进程的fork()系统调用

1. 创建一个新进程。
2. 系统调用格式： p=fork( );
3. 参数定义： int p;
4. 返回值：子进程中为0，父进程中为子进程ID，出错为-1;
5. fork( )返回值pid意义如下：
   p=0：在子进程中，p变量保存的fork()返回值为0，表示当前进程是子进程;
   p>0：在父进程中，p变量保存的fork()返回值为子进程的ID值（进程唯一标识符
   p=-1：创建失败

fork()使用中的注意事项

1. 子进程是父进程的一个拷贝。即子进程从父进程得到了数据段和堆栈段的拷贝，需要分配内存 。
2. fork返回后，子进程和父进程都从调用fork函数的下一条语句开始执行。 父进程与子进程并发执行。
3. 父进程与子进程的不同：
   fork的返回值不同
   父进程中的返回值为子进程的进程号
   子进程返回 0。

fork函数创建子进程的执行可以简单用如下几点概括：
1、产生一个新的PCB；
2、父子共享代码区，子复制父的数据区；
3、返回值：父返子进程pid,子返为0；
4、创建后父子的调度平等，系统决定先调度哪一个

进程的创建过程
fork()调用前

父进程 pid=fork( );

if  (pid==0)
      printf("I'm the child process!\n");
else if (pid>0)
      printf("I'm the parent process! \n");
else
      printf("Fork fail!\n");

进程的创建过程
fork()调用后

父进程（子进程） pid=fork( );

if  (pid==0)
     printf("I'm the child process!\n");
else if (pid>0)
     printf("I'm the parent process! \n");
else
     printf("Fork fail!\n");

示例：
代码：

#include 
#include 
#include  
#include 
main()
{
      
int p,x,ppid,pid;
x=0;
p=fork();
if(p>0)   /*如果是父进程*/
{
      
printf("parent output x=%d\n",++x);
pid=getpid();  /*获取进程自身的ID号*/
printf("Thi id number of parent is:pid=%d\n",pid);
printf("In the parent: p=%d\n",p);
}  
else     /*如果是子进程*/
{
        
printf("child output x=%d\n",++x);
pid=getpid();
printf("Thi id number of child is:pid=%d\n",pid);
ppid=getppid();  /*获取父进程自身的ID号*/
printf("Thi id number of parent is:ppid=%d\n",ppid);
printf("In the child: :p=%d\n",p);
}
}

运行结果：

分析：
根据结果，程序先执行父进程，输出x的值为1，然后输出其ID值，父进程返回的值为子进程的ID值，所以pid返回父进程自身ID值为17591，而p返回它子进程的ID值为17592
父进程执行完毕后执行子进程，子进程拷贝父进程代码，对于子进程而言，x初始值仍为0，所以执行子进程代码时，输出的x值为1，接着输出子进程本身的ID值为17952，它的父进程的ID值为1410（不明白为什么和上面输出的父进程ID值不同），该子进程没有子进程，所以返回的值为0，表示它未链接到下一个子进程。

vfork函数调用

vfork ( )是创建进程的一个快速函数，其系统调用格式、参数定义以及所需的头文件与fork（）相同
创建进程的过程可以简单描述如下。

 创建一个新的PCB；
 父子进程共享相同的代码区和数据区；
 创建后子进程先于父进程执行。

与fork函数区别：
 fork()：子进程拷贝父进程的数据段，代码段；
vfork()：子进程与父进程共享数据段。
 fork()：创建子进程后，父子进程的执行次序不确定；
vfork()：***创建子进程后，保证子进程先运行***，在子进程调用exec或exit之后父进程才能被调度运行。如果在调用这两个函数之前子进程依赖于父进程的进一步动作，则会导致死锁。
 在后续的进程通信实验中，要慎重使用vfork( )创建进程。

vfork例子：
代码

   #include 
　　#include 
　　#include  
　　#include 
　　main()
　　{
     
 　　int p,x;
　　 x=1;
   　　 p=vfork();
   　　 if (p>0)
      　　printf("parent output x=%d\n",++x);
  　　  else
     　　 printf("child output x=%d\n",++x);
 　　  }

结果：
vfork函数永远先执行子进程，所以，先打印else之后的语句，x=2
接着执行父进程，父子进程共享代码段，且未执行exec或exit，所以父进程一直未执行，返回一个乱码（不太明白这里）

将上述代码中的vfork改为fork函数则：

fork函数随机先执行父进程或子进程，根据结果，先执行父进程，输出x的值为2；子进程拷贝父进程代码，对于子进程而言，x初始值仍为1，所以执行子进程代码时，输出的x值为2

exit函数与_exit函数

头文件
#include
区别：
exit():
终止调用进程的执行。在调用exit()之前要检查文件的打开情况，把文件缓冲区中的内容写回文件，即“清理I/O缓冲”。
_exit()函数
终止调用进程的执行，返回进程状态，但不关闭文件，不清除输出缓存

解释：
prntf函数将输出结果先保存到缓冲池中（暂存）
输出时将缓冲池内的结果清空并保存，才能输出完整内容
且 printf 函数遇到’\n’符号时，自动将缓冲池内的暂存的结果取出（即保存缓冲池内内容）

exit函数
终止程序时清空缓冲池（将缓冲池内暂存的内容全部保存并输出）所以可以输出结果
_exit函数
终止程序时不保存缓冲池内的内容，所以无输出结果

示例代码：

#include
#include 
main()
{
     
    printf("using exit()");
    printf("content in buffer");
    exit(0);
}

结果：输出两条语句

分析：exit（0）退出程序清除缓存，即缓冲区内暂存的输出结果全部可以被保存，全部都输出

上述代码中exit（0）改为_exit(0)

#include  
#include 
main()
{
     
  printf("using _exit()");
  printf("content in buffer");
  _exit(0);
}

则：无打印结果，程序直接退出
分析：
_exit(0)退出时不清空缓存，在将输出结果写入文件之前已经退出，所以没有输出结果

将上述代码中两条输出语句中都加入’\n’符号
则含有_exit(0)函数的代码也出现了输出语句
分析：
因为printf函数遇到\n符号时自动将数据从缓冲池中取出，即保存了缓冲池内的输出结果，所以可以输出

进程树

查看进程树：
使用pstree命令，及tree命令查看进程pstree工具可以查看进程的树型结构，tree工具可以查看目录的树形结构

参考资料1
参考资料2
参考资料3