Linux-进程创建，进程终止，进程等待

1.进程创建

此处主要讲 fork()函数 和 vfork()函数

1.1 fork()函数

fork()函数的一些基本概念我们在前面fork()函数中讲过，如不了解可点击查看,此次我们主要对上篇没有说到的fork()函数的内容进行补充说明

fork()函数

 
• 子进程是拷贝父进程的PCB的，子进程的大部分数据是来源于父进程的。   eg：内存指针(数据段，代码段)，页表
 
• 父进程创建子进程成功之后，父子进程是独立的两个进程(进程的独立性)，父子进程的调度取决于操作系统内核
 
• 进程是抢占式执行的，父子进程谁先运行是不确定的
 
• 写时拷贝

fork失败的原因：

• 系统中有太多的进程
 
使用top命令可查看系统中的进程数

 
• 实际用户的进程数超过了限制
 
使用 ulimit -a 命令可查看最大进程限制为7261

1.2 vfork()函数

父进程指向一个进程虚拟地址空间，父进程调用vfork()函数创建一个子进程也指向同一个进程虚拟地址空间，此时会出现压栈问题
 
• vfork()函数存在调用栈混乱的问题
 
• 解决方法：子进程先调用，子进程调用完毕之后，父进程再调用

2.进程终止

2.1 进程终止的场景

•  从main函数的return返回
 
   情况1：代码执行完毕，结果正确
 
   情况2：代码执行完毕，结果不正确
 
• 程序崩溃

2.2 进程常见的终止方法

正常终止(可以通过 echo $? 查看进程退出码)

• 从main函数的return返回
 
测试如下：

• 调用exit函数----库函数
 
void exit(int status); //status退出码
 
测试如下：
 
创建一个main函数写入exit函数，会发现函数运行到exit就结束，不会运行exit后面的代码

如果将代码改成如下，去掉hello后面的\n再次运行，会发现hello依旧可以运行出来


因为exit函数可以刷新缓冲区所以，有没有\n都如上代码的输出结果并没有影响

• 调用_exit函数----系统调用函数
 
void _exit(int status); //status退出码
 
测试如下：
 
创建一个main函数写入_exit函数，会发现函数运行到_exit就结束，不会运行_exit后面的代码

如果将代码改成如下，去掉hello后面的\n再次运行，会发现并不会有结果输出


那么为什么会出现如上的情况呢？
 
因为\n可以刷新缓冲区，没有\n，_exit函数并不能刷新缓冲区，所以没有结果输出

对比上面exit函数和_exit函数的运行结果会发现：

    •   exit函数会刷新缓冲区
    •   _exit函数不会刷新缓冲区

执行用户定义的清理函数： atexit函数
 
`int atexit(void (*function)(void));
 

• 参数是一个函数指针，接收一个函数地址
 
测试入下：
 
程序会按如下箭头进行运行，，所以运行结果应先打印“hello”,再打印出“我是func”

若在exit函数上面加一个死循环，则程序将不会运行到exit函数，我们猜想程序会按如下图所示箭头指向运行，所以运行结果应该只是打印出“hello”然后进行死循环


通过以上两种测试结果可以证明传入atexit函数func函数是一个回调函数
       回调函数的执行相当于定闹铃，定闹铃的时候闹铃不会响，只有到定的时间闹铃才会响；atexit注册传入func这个函数的时候，并不会调用这个函数，只有当程序终止的时候才会调用这个函数

异常退出：Ctrl + c，信号终止

扩展–>[刷新缓冲区的方式]

•    “\n”
•    fflush函数
•     exit()函数
•     main()函数的return

扩展–>[库函数在哪一步冲刷缓冲区，关闭流]

3. 进程等待

3.1 进程等待的作用

父进程进行等待，子进程先于父进程退出，由于父进程在等待子进程，所以父进程会回收子进程的退出资源，从而防止进程产生僵尸进程

3.2 wait()函数

pid_t wait(int *status);

返回值：

        •    成功：返回子进程的pid号
 
        •   失败：返回 -1
 

参数：整形指针；保存的status占4个字节

coredump标志位：
 
    •    如果取值为1，则表示当中的进程是由coredump(核心转储文件)产生
 
    •    如果取值为0，则表示当前进程没有coredump产生
 
终止信号：当前的程序是由什么信号导致的终止
 
正常情况：看进程退出码

异常情况：看coredump标志位和终止信号

拓展：出参

参数int* status 是应该出参
      调用者准备应该int类型的变量，将地址传递给wait函数，wait函数在自己实现的内部，进行赋值，当wait函数返回之后，调用者就可以通过int变量获取进程退出的信息

wait函数的使用

首先我们创建一个僵尸进程，不使用wait函数



如上测试是一个僵尸进程，当我们加上wait函数后测试结果如下：



我们可以看到僵尸进程没有了

问题一：如下代码我们如何证明父进程没有先退出，而是一直在等待子进程先退出

我们可以在子进程中加一个死循环，让子进程不退出，看父进程会不会退出，我们的猜想加上wait函数后，子进程不退出，父进程会一直等待

我们可以通过=》查看进程调用堆栈命令：pstack
 
    •    pstack [pid]
 
来查看父进程现在在做什么，如果查看到父进程在进行wait则符合我
们之前的猜想

如上父进程的状态称为阻塞状态
 
阻塞状态：当前执行流调用某一个函数，该函数一直不返回，称这个现象为阻塞

问题二：僵尸进程，子进程在退出的时候会告知父进程，是怎么实现的？

子进程在退出的时候，会给父进程发一个信号，这个信号是SIGCHLD，而wait的实现内部就是判断是否收到了SIGCHLD信号，如果收到了SIGCHLD信号就把子进程的资源回收掉

1.如何获取进程退出码：(status >> 8) & 0xff
2.如何获取终止信号：status & 0x7f
3.如何获取coredump标志位：(status >> 7) & 0x1

3.3 waitpid()函数

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
 
pid：
 
    •    -1：等待任一子进程，一旦等待到了，就返回
 
    •    0：等待特定子进程，>0的值，就是子进程的pid号
 
status：出参，同wait函数
 
options:
 
    •    WNOHANG：非阻塞等待方式(需要搭配循环去使用，直到完成函数功能)，目的没完成
 
    •    0：阻塞等待方式
 
waitpid返回值
 

• 当没有等待到相应的子进程，waitpid返回值为0
   
• 等待到相应的子进程，waitpid的返回值为等待到的进程pid号(及大于0的)

测试如下：

    #include
  2 #include<sys/wait.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 #include<stdlib.h>
       //1.创建子进程， 模拟让子进程先于父进程退出
       //2.父进程的逻辑当中执行进程等待
       //非阻塞模式的等待方式
  5 int main()
  6 {
  7     pid_t pid = fork();
  8     if(pid < 0)                                                                                                                                     
  9     {
 10         perror("fork");
 11         return 0;
 12     }      
 13     else if(pid == 0)                                                                
 14     {                                                    
 15         //child                       
 16         printf("i am child,pid is %d,ppid is %d\n",getpid(),getppid());
 17         sleep(5);                                 
 18         exit(1);                    
 19     }                     
 20     else                                
 21     {                  
 22         //father
            //waitpid的返回值：
            //当没有等待到相应的子进程， waitpid的返回值为0
            //等待到相应的子进程， waitpid的返回值为等待到的进程PID号（大于0）
 23         pid_t ret = 0;                                             
 24         do                                                       
 25         {                                                 
 26             ret = waitpid(-1,NULL,WNOHANG);
 27             if(ret == 0)                                 
 28             {                                 
 29                 printf("sub process is running...\n");                                                               
 30             }         
 31             sleep(1);
            }while(ret == 0);
 33         printf("i am father,wait sub process id is %d\n",ret);
 34         sleep(10);
 35         printf("i am father,pid is %d,exit...",getpid());
 36     }
 37     return 0;
 38 }