Linux 进程控制

进程创建

fork()

在linux中fork函数时非常重要的函数，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代码时，内核完成以下工作：

         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至子进程

        添加子进程到系统进程列表当中

        fork返回，开始调度器调度

当一个进程调用 fork 之后，就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。但每个进程都将可以开始它们自己的旅程，看如下程序。

 

 

#include 
#include 
#include 

int main()
{
    pid_t pid;
    printf("Before: pid is %d\n", getpid());
    if ((pid = fork()) == -1)
        perror("fork()"), exit(1);
    printf("After:pid is %d, fork return %d\n", getpid(), pid);
    sleep(1);
    return 0;
}

运行结果：

结论：fork之前父进程独立执行，fork之后，父子两个执行流分别执行。注意，fork之后，谁先执行完全由调度器决定。

fork函数返回值

子进程返回0；父进程返回子进程的PID

写时拷贝

通常，父子代码共享，父子再不写入时，数据也是共享的，当任意一方试图写入，便以写时拷贝的方式各自一份副本。

fork常规用法

        一个父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段。例如，父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。

        一个进程要执行一个不同的程序。例如子进程从fork返回后，调用exec函数。

fork调用失败的原因

        1. 系统中有太多的进程

        2. 实际用户的进程数超过了限制

进程等待

为什么要进行进程等待

1. 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。

2. 进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的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。

3. 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，结果对还是不对，或者是否正常退出。

4. 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

进程等待的方法

wait方法

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，不关心可以设置为空（C-- NULL, C++ --nullptr）

waitpid()

返回值：

        1. 当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；

        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收集,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；

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。

获取子进程 status

wait和waitpid，都有一个status参数，该参数是一个输出型参数，由操作系统填充。

如果传递NULL，表示不关心子进程的退出状态信息。

否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程。

status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下图（只研究status低16比特位）：

测试代码：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main()
{
    pid_t pid;
    if ((pid = fork()) == -1)
        perror("fork"), exit(1);
    if (pid == 0)
    {
        sleep(20);
        exit(10);
    }
    else
    {
        int st;
        int ret = wait(&st);

        if (ret > 0 && (st & 0X7F) == 0)
        { // 正常退出
            printf("child exit code:%d\n", (st >> 8) & 0XFF);
        }
        else if (ret > 0)
        { // 异常退出
            printf("sig code : %d\n", st & 0X7F);
        }
    }
    return 0;
}

运行结果：

等待20s后

进程的阻塞等待

测试代码：

int main()
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        printf("%s fork error\n", __FUNCTION__);
        return 1;
    }
    else if (pid == 0)
    { // child
        printf("child is run, pid is : %d\n", getpid());
        sleep(5);
        exit(257);
    }
    else
    {
        int status = 0;
        pid_t ret = waitpid(-1, &status, 0); // 阻塞式等待，等待5S
        printf("this is test for wait\n");
        if (WIFEXITED(status) && ret == pid)
        {
            printf("wait child 5s success, child return code is :%d.\n", WEXITSTATUS(status));
        }
        else
        {
            printf("wait child failed, return.\n");
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}
    

运行结果：

进程终止

进程退出场景：

        1.代码运行完毕，结果正确；

        2.代码运行完毕，结果不正确

        3.代码异常终止

进程常见退出方法

正常终止（可以通过 echo $? 查看进程退出码）

        1. 从main返回

        2.调用exit

        3.调用 _exit

_exit函数

参数： status 定义了进程的终止状态，父进程通过 wait 来获取该值

 说明：虽然status是int，但是仅有低8位可以被父进程所用。所以_exit(-1)时，在终端执行$?发现返回值是255。

exit函数

exit 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 atexit或on_exit定义的清理函数。

        2. 关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入

        3. 调用_exit

return 退出

return 是一种更常见的退出进程方法。执行 return n 等同于执行 exit(n), 因为调用 main 的运行时函数会将 main 的返

回值当做 exit 的参数。

异常终止

        CTRL+C或者CTRL+\  信号终止（实际是想进程发送了终止进程的信号）