Linux进程之通过系统调用创建进程[fork()函数]

0.PID是什么?

• 进程PID（Process ID）是操作系统为每个正在运行的进程分配的唯一标识符。
• PID是一个整数值，用于在操作系统中唯一标识一个进程。每当一个新的进程被创建时，操作系统会为其分配一个唯一的PID。
• PID在操作系统中起到了重要的作用，它可以用来识别和管理进程。
• 操作系统可以通过PID追踪进程的状态、资源使用情况、与其他进程的关系。
• PID还可以用于进程间通信、进程调度、资源分配等操作。
• 在Linux中，进程PID的数据类型是pid_t，它定义在头文件中。pid_t类型是一个有符号整数类型[实际使用中，PID的值始终是非负整数]

1.通过代码创建子进程–fork

1.1fork()初识

输出
hello linux!
i love you!

int main()
{
printf("hello linux!\n);
printf("i love you!\n);
return 0;
}

输出
hello linux!
i love you!
i love you!

int main()
{
printf("hello linux!\n");
fork();
printf("i love you!\n");
return 0;
}

输出
hello linux!
ret = xxx
ret = 0

int main()
{
printf("hello linux!\n");
pid_t ret = fork();
printf("ret = %d\n", ret);
return 0;
}

1.2通过系统调用创建进程

成功 在父进程中返回子进程的PID，在子进程中返回0
失败 在父进程中返回-1，不创建子进程，适当设置errno

1.3perror()函数的了解

了解

1. 打印与最近的错误代码相关的错误消息
2. perror() 函数接收一个字符串参数 s，可以是自定义的错误提示信息
3. 根据全局变量 errno 中保存的错误代码，将错误消息输出到标准错误流（stderr）

perror()函数的使用

4. 在可能出错的操作后显示调用perror()函数
5. perror()函数会检查 errno 的值，errno 是一个宏定义的全局变量，表示最近发生错误的错误代码
6. 如果 errno 的值表示出现了错误，perror() 函数将根据 errno 的值输出相应的错误消息

举例:

    FILE *pfile = fopen("file.txt", "r");
    if (file == NULL)
    {
        perror("fopen");//输出: fopen: ...............
        return 1;
    }

2.fork()的进一步了解

2.1通过代码了解

1. fork()之后 代码是父子共享的
2. 虽然共享 但是通过if else 不一定都能执行 共享 != 能执行

int main()
{
pid t id = fork();
if(id< 0)
{
//创建失败perror ("fork") ;
return 1;
}
else if(id == 0)
{
//child process(task)
}
else
{
//parent process
}
printf("you can see me! n") ;
sleep(1);
return 0;
}

2.2查看进程的指令

1. 
ps axj  | head -1 && ps axj | grep test | grep -v grep
查看系统所有进程的信息只显示标题行
查看系统所有进程的信息只显示包含可执行程序test的内容
grep test 也是一个进程 为了显示只观 不显示 grep test 进程
2. 持续监控指定进程的脚本：
while :; do ps axj | head -1 && ps axj | grep myproc | grep -v grep; echo "分隔符"; sleep 1; done

对下面代码的认识

1. fork()之后有两个执行流 即两个进程
2. 由此实现了两个死循环同时执行
3. 以及if() 和 else if() 同时执行 实际上是两个进程 判断了两次

int main()
{
pid t id = fork();
{
if(id< 0)
//创建失败
perror("fork") ;
return 1;
}
else if(id == 0)
{
//child process(task)while(1)
printf("I am child, pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
sleep(1);
}
else
{
//parentprocesswhile(1)
printf("I am father,pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
sleep(1);
}
return 0;
}

对fork()函数返回值的认识

1. 把子进程的pid返给父进程
2. 把0返给子进程
3. 父进程 : 子进程 == 1 : 0
4. 把子进程的pid返给父进程 是为了让父进程能够对多个子进程进行管理

为何fork()函数会有两个函数值???

5. fork()函数是OS提供的系统接口
6. 一个新的进程被创建 实际上就是OS多了一个进程
7. 我们已知 每多一个进程 我们就要做相关的工作: a. 拷贝代码和数据至内存 b.建立PCB结构体
8. 新进程的PCB实际上以父进程的PCB为模板 大部分相同 少部分是自己独有的 比如PID

当fork()函数return后 核心代码执行结束了吗? 答案是: 已经执行完了

1. 进程的调度: 在task_struct的队列中依据调度算法选择一个进程
2. 操作系统和cpu运行某一个进程，本质是从task_struct 形成的运行队列中按照调度算法挑选一个task_struct 来执行它的代码
3. 把进程与进程对于的PCB–task_struct联系起来

进程列表是什么?

进程表：进程表是操作系统中的数据结构，用于组织记录系统中所有进程的PCB。每个进程都有一个对应的进程表项(PCB)，包含进程的标识符、状态、优先级、资源使用情况等信息。进程表可以用于管理和调度进程，操作系统可以根据进程表中的信息对进程进行分配资源、切换上下文等操作。

为什么会出现两个返回值?

1. 子进程是在当前进程即父进程创建出来的
2. 当子进程创建完 fork()函数准备return 之前 此时子进程已经被创建 当OS调度父进程时 父进程接收到的fork()函数的返回值id是已经创建好的子进程的pid 当子进程被调度 子进程接收到的fork()函数的返回值id是0 因为return id;语句被执行了两次 且是不同的值 所以才有了两个返回值的现象
3. fork()函数内部 父子进程执行各自的return语句
4. 返回两次 并不意味id有两个值

父子进程创建出来 谁先被运行呢?答案: 不一定

1. 谁先运行不一定 由OS的调度器决定
2. 比如: 当父进程执行了10ms 因为某些原因 父进程被放到运行队列的后面 OS又去执行子进程了