一.进程
1.1.程序和进程的关系
简单来说，程序是静止的，就是我们的可执行文件，进程是动态的，就是运行起来的程序。
1.2.并行和并发
1）并行，parallel 强调同一时刻同时执行
2）并发，concurrency 则指的一个时间段内去一起执行
1.3.进程的状态
在五态模型中，进程分为新建态、终止态，运行态，就绪态，阻塞态，如下图
1.4.进程各个状态的切换时机
①TASK_RUNNING(运行态)：进程正在被CPU执行。
当一个进程刚被创建时会处于TASK_RUNNABLE，表示己经准备就绪，正等待被调度。
②TASK_INTERRUPTIBLE（可中断）：进程正在睡眠（被阻塞）等待某些条件的达成。
当条件达成，内核就会把进程状态设置为运行。
处于此状态的进程会因为接收到信号而提前被唤醒，比如给一个TASK_INTERRUPTIBLE(可中断)状态的进程发送SIGKILL信号，这个进程将先被唤醒（进入TASK_RUNNABLE运行状态），然后再响应SIGKILL信号而退出（变为TASK_ZOMBIE停止状态），而不是从TASK_INTERRUPTIBLE状态(可中断)直接退出。
③TASK_UNINTERRUPTIBLE（不可中断）：处于等待中的进程，待资源满足时被唤醒，但不可以由其它进程通过信号或中断唤醒。
由于不接受外来的任何信号，因此无法用kill杀掉这些处于该状态的进程，这个状态存在的作用就是因为内核的某些处理流程是不能被打断的。如果响应异步信号，程序的执行流程中就会被插入一段用于处理异步信号的流程，于是原有的流程就被中断了，这可能使某些设备陷入不可控的状态。
另外处于TASK_UNINTERRUPTIBLE状态一般情况下，是非常短暂的，很难通过ps命令捕捉到。
④TASK_ZOMBIE（僵死）：表示进程已经结束了，但是其父进程还没有调用wait4或waitpid()来释放进程描述符。为了父进程能够获知它的消息，子进程的进程描述符仍然被保留着。一旦父进程调用了wait4()，进程描述符就会被释放。
⑤TASK_STOPPED（停止）：进程停止执行。当进程接收到SIGSTOP，SIGTSTP，SIGTTIN，SIGTTOU等信号的时候，还有在调试的时候接收到任何信号，也会使进程进入这种状态。当接收到SIGCONT信号，会重新回到TASK_RUNNABLE。1.5 进程号
进程号PID：每个进程都由一个进程号来标识，其类型为 pid_t（整型），进程号的范围：0～32767。
父进程号PPID：任何进程（ 除 init 进程）都是由另一个进程创建，该进程称为被创建进程的父进程，对应的进程号称为父进程号（PPID）。
进程组号PGID：进程组是一个或多个进程的集合。他们之间相互关联，进程组可以接收同一终端的各种信号，关联的进程有一个进程组号（PGID）
1.6 进程相关函数
getpid函数
#include
#include
pid_t getpid(void);
功能：
获取本进程号（PID）
参数：
无
返回值：
本进程号 getppid函数
#include
#include
pid_t getppid(void);
功能：
获取调用此函数的进程的父进程号（PPID）
参数：
无
返回值：
调用此函数的进程的父进程号（PPID） getpgid函数
#include
#include
pid_t getpgid(pid_t pid);
功能：
获取进程组号（PGID）
参数：
pid：进程号
返回值：
参数为 0 时返回当前进程组号，否则返回参数指定的进程的进程组号 二.创建进程
2.1 fork函数
#include
#include
pid_t fork(void);
功能：
用于从一个已存在的进程中创建一个新进程，新进程称为子进程，原进程称为父进程。
参数：
无
返回值：
成功：子进程中返回 0，父进程中返回子进程 ID。pid_t，为整型。
失败：返回-1。
失败的两个主要原因是：
1）当前的进程数已经达到了系统规定的上限，这时 errno 的值被设置为 EAGAIN。
2）系统内存不足，这时 errno 的值被设置为 ENOMEM。 使用 fork() 函数得到的子进程会将父进程复制一份（包括进程上下文、进程堆栈、打开的文件描述符、信号控制设定、进程优先级、进程组号等），
所以使用fork()创建进程开销是很大的。
那么如何区分父进程和子进程呢？那就是根据fork()返回的pid值。
fork() 函数被调用一次，但返回两次，
子进程的返回值是 0，而父进程的返回值则是新子进程的进程 pid。
pid_t pid = fork(); // 根据这个返回值来区分父子进程，如同这个值小于0，那就是表示创建进程失败。代码示例
#include
#include
#include
#include
#include
int main(){
// 打印创建进程的进程号
printf("创建子进程前的pid:[%d]\n",getpid());
// 创建子进程
pid_t pid = fork();
if(pid < 0){// 创建进程失败
perror("fork ");
return -1;
}else if(pid >0){ // 父进程执行内容
printf("父进程执行[pid %d][ppid:%d\n]",getpid(),getppid());
}else if(pid == 0){ //子进程执行
printf("子进程执行[pid %d][ppid:%d\n]",getpid(),getppid());
}
printf("创建子进程后执行 pid[%d]\n",getpid());
return 0;
} 输出结果
创建子进程前的pid:[29871]
父进程执行[pid 29871][ppid:29848
]创建子进程后执行 pid[29871]
子进程执行[pid 29872][ppid:29871
]创建子进程后执行 pid[29872]父子进程中各自的空间是独立的，假定全局变量a，在子进程中修改a的值时，并不影响父进程。
2.2 exec 函数族
在运行的进程中，启动一个外部程序，由内核将这个外部程序读入内存，使其执行起来成为一个进程，例如，我们执行一个程序，需要调用外部的ls命令，获取一个目录的资源信息，这里使用的就是exec函数族。
exec 函数族，就是一簇函数，在 Linux 中，并不存在 exec() 函数，exec 指的是一组函数，共有6个，如下：
#include
extern char **environ;
int execl(const char *path, const char *arg, .../* (char *) NULL */);
int execlp(const char *file, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
int execle(const char *path, const char *arg, .../*, (char *) NULL, char * const envp[] */);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);
int execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[]); 一般常用的有两个，execl和excelp。
execl函数一般执行自己写的程序
int execl(const char *path, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
path: 要执行的程序的路径
变参arg: 要执行的程序的需要的参数,一般先是程序的名字，之后是程序的执行参数
参数写完之后: NULL
返回值：若是成功，则不返回，不会再执行exec函数后面的代码；
若是失败，会执行execl后面的代码，可以用perror打印错误原因。
参考示例
#include
#include
#include
#include
#include
int main(){
printf("===============start ls=================");
/*调用系统的ls命令*/
execl("/bin/ls","ls","-l",NULL);
perror("execl");
return 0;
} 我们也可以自己写一个程序文件，来进行调用
例如我们写一个示例程序test.c，打印接受的参数
#include
#include
int man(int argc, char*argv[]){
for(int i=0;i 主程序
#include
#include
#include
#include
#include
int main(){
printf("===============start ls=================");
execl("./test","test","hello","world",NULL);
perror("execl");
return 0;
} execlp很是相似，execlp函数一般是执行系统自带的程序或者是命令.
int execlp(const char *file, const char *arg, .../* (char *) NULL */);
参数说明：
file: 执行命令的名字, 根据PATH环境变量来搜索该命令，
其余和execl相同。
代码示例
#include
#include
#include
#include
#include
int main(){
printf("===============start ls=================");
/*调用系统的ls命令*/
execlp("ls","ls","-l",NULL);
perror("execl");
return 0;
} 3 退出进程
3.1 资源回收
在进程退出的时候，内核会释放进程所有的资源，但仍然有一些资源不能被释放，主要指进程控制块PCB（进程号、退出状态、运行时间等）。
父进程可以通过调用wait或waitpid得到它的退出状态同时彻底清除掉这个进程，避免资源的浪费。
3.2 孤儿进程和僵尸进程
1）孤儿进程
父进程运行结束，但它的子进程却还未结束运行，这个子进程就成了孤儿进程。
内核会把孤儿进程的父进程设置为init ，而init 进程会循环地 wait() 它的已经退出的子进程。
所以孤儿进程并不会造成什么危害。
2）僵尸进程
若子进程结束运行，父进程还在继续运行，但是父进程没有调用wait或waitpid函数完成对子进程的资源回收，那么这个子进程就成了僵尸进程。
僵尸进程会占用系统的资源，霸占进程号，而进程号是有限的，过多的僵尸进程出现，会导致可用进程号减少，最后无法创建新的进程，所以要避免产生僵尸进程。
3.3 回收进程资源的函数wait或waitpid
1)wait
#include
#include
pid_t wait(int *status);
功能：
等待任意一个子进程结束，如果任意一个子进程结束了，此函数会回收该子进程的资源。
参数：
status : 进程退出时的状态信息。
返回值：
成功：已经结束子进程的进程号
失败： -1
具体说明：
wait()函数的主要功能为回收已经结束子进程的资源，调用 wait() 函数的进程会处于阻塞状态。
如果调用进程没有子进程，那函数立即返回；
如果它的子进程已经结束，则函数会立即返回，同时会回收那个该进程的资源。
如果传入参数 status 的值不是 NULL，那么wait() 就会把子进程退出时的状态取出并存入一个整数值（int），表明子进程是正常退出还是异常终止。
这个退出信息在一个 int 中包含了多个字段，我们使用用宏定义取出其中的每个字段，主要有如下三组宏信息
1) WIFEXITED(status) 为非0，表示进程正常结束
WEXITSTATUS(status) 如上宏为真，使用此宏可以获取进程退出状态 (exit的参数)
2) WIFSIGNALED(status)为非0,表示进程异常终止
WTERMSIG(status)如上宏为真，使用此宏，取得使进程终止的那个信号的编号。
3) WIFSTOPPED(status)为非0 → 进程处于暂停状态
WSTOPSIG(status)如上宏为真，使用此宏取得使进程暂停的那个信号的编号。
WIFCONTINUED(status)为非0，意味着进程暂停后已经继续运行
代码示例
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(){
pid_t pid = fork();
if(pid<0){
perror("fork");
return -1;
}else if(pid >0){
// 父进程调用wait 一次wait只能终止一个子进程
int status;
pid_t cpid = wait(&status);
printf("child pid [%d]",cpid);
if(WIFEXITED(status)){
// 正常退出
printf("child process normal exit. status[%d]\n",WEXITSTATUS(status));
}else if(WIFSIGNALED(status)){
// 被信号杀死
printf("child process killed by signal, signo[%d]\n", WTERMSIG(status));
}
}else if(pid == 0){
// 子进程
for(int i=0;i<10;i++){
printf("helloworld\n");
}
return 10;
}
return 0;
} 2)waitpid
#include
#include
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
功能：跟wait一样，等待子进程终止，回收子进程的资源。
参数：
pid : 参数 pid 的值有以下几种类型：
pid > 0 等待进程 ID 等于 pid 的子进程。
pid = 0 等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid 不会等待它。
pid = -1 等待任一子进程，此时 waitpid 和 wait 作用一样。
pid < -1 等待指定进程组中的任何子进程，这个进程组的 ID 等于 pid 的绝对值,很少使用。
status : 进程退出时的状态信息。和 wait() 用法一样。
options : options 提供了一些额外的选项来控制 waitpid()。
0：同 wait()，阻塞父进程，等待子进程退出。
WNOHANG：没有任何已经结束的子进程，则立即返回。
WUNTRACED：如果子进程暂停了则此函数马上返回，并且不予以理会子进程的结束状态。（由于涉及到一些跟踪调试方面的知识，加之极少用到）
返回值：
waitpid() 的返回值比 wait() 稍微复杂一些，一共有 3 种情况：
1) 当正常返回的时候，waitpid() 返回收集到的已经回收子进程的进程号；
2) 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等待，则返回 0；
3) 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，如：当 pid 所对应的子进程不存在，或此进程存在，但不是调用进程的子进程，waitpid() 就会出错返回，这时 errno 被设置为 ECHILD； 代码示例（上面代码简单修改一下）
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(){
pid_t pid = fork();
if(pid<0){
perror("fork");
return -1;
}else if(pid >0){
// 父进程调用wait 一次wait只能终止一个子进程
int status;
pid_t cpid = waitpid(-1,&status,0);
printf("child pid [%d]",cpid);
if(WIFEXITED(status)){
// 正常退出
printf("child process normal exit. status[%d]\n",WEXITSTATUS(status));
}else if(WIFSIGNALED(status)){
// 被信号杀死
printf("child process killed by signal, signo[%d]\n", WTERMSIG(status));
}
}else if(pid == 0){
// 子进程
for(int i=0;i<10;i++){
printf("helloworld\n");
}
return 10;
}
return 0;
}