Linux 进程与线程相关函数及进程间通信方法
目录
一、与进程基本信息相关的函数
二、进程控制相关的函数
一、进程退出相关函数
二、进程资源回收相关函数
三、进程执行新程序相关函数（exec 函数族）
四、其他函数
一、线程创建相关函数
二、线程退出相关函数
三、线程回收相关函数
四、线程属性设置相关函数
五、线程清理相关函数
一、线程互斥相关函数
二、线程同步（信号量）相关函数
一、无名管道相关函数
二、有名管道相关函数
三、信号发送相关函数
四、信号接收相关函数
一、共享内存相关函数
二、信号量集相关函数
一、与进程基本信息相关的函数
-
pid_t fork()：- 功能：从当前进程中克隆一个同名新进程，子进程是父进程的完全拷贝，子进程的执行过程是从 fork 函数之后执行。
- 返回值：在父进程中，成功返回值是子进程的 pid 号（>0），失败返回 -1；在子进程中，成功返回值 0，失败无返回值。
- 应用场合：一个进程希望复制自己，使父子进程同时执行相同的代码段（网络服务中常见）；一个进程需要执行一个不同的程序（fork + exec）。
-
pid_t getpid(void)：- 功能：获得调用该函数进程的 pid。
- 参数：缺省。
- 返回值：进程的 pid。
-
pid_t getppid(void)：- 功能：获得调用该函数进程的父进程 pid 号。
- 参数：缺省。
- 返回值：返回父进程 id 号。
二、进程控制相关的函数
kill和killall：用于发送信号给进程，以控制进程的行为。kill -2 PID：发送信号给指定 PID 的进程，默认接收者关闭。killall -9 进程名：发送信号给指定进程名对应的所有进程。
一、进程退出相关函数
-
exit(int status)：- 功能：让进程退出，并刷新缓冲区。会执行 I/O 库的清理工作，关闭所有的流以及所有打开的文件，执行清理函数（atexit）。
- 参数：status 为进程退出的状态。
- 返回值：缺省。
- 常用退出状态：EXIT_SUCCESS（0）表示正常结束；EXIT_FAILURE（1）表示异常结束。
-
_exit(int status)：- 功能：让进程退出，不刷新缓冲区。
- 参数：status 为进程退出状态。
- 返回值：缺省。
-
atexit(void (*function)(void))：- 功能：注册进程退出前执行的函数。
- 参数：function 为函数指针，指向 void 返回值、void 参数的函数指针。
- 返回值：成功返回 0，失败返回非 0。当程序调用
exit或者由main函数执行return时，所有用atexit注册的退出函数，将会由注册时顺序倒序被调用。
二、进程资源回收相关函数
-
pid_t wait(int *status)：- 功能：该函数可以阻塞等待任意子进程退出，并回收该进程的状态。一般用于父进程回收子进程状态。
- 参数：status 为进程退出时候的状态，如果不关心其退出状态一般用
NULL表示；如果要回收进程退出状态，则用WEXITSTATUS回收。 - 返回值：成功回收的子进程
pid，失败返回 -1。
-
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options)：- 功能：回收指定子进程资源。
< -1回收指定进程组内的任意子进程；-1回收任意子进程（组内外）；0回收和当前调用waitpid一个组的所有子进程（组内）；> 0回收指定 ID 的子进程。 - 参数：
pid为指定子进程 ID；status 为子进程退出时候的状态，如果不关注退出状态用NULL；options 为选项，0表示回收过程会阻塞等待，WNOHANG表示非阻塞模式（不会等子进程退出）回收资源。 - 返回值：成功返回接收资源的子进程
pid，失败返回 -1，返回 0 表示没有子进程退出。
- 功能：回收指定子进程资源。
三、进程执行新程序相关函数（exec 函数族）
int execl(const char *path, const char *arg,...)：以路径名作为参数，需要将参数一个一个列出，并以NULL结尾。int execv(const char *path, char *const argv[])：以路径名作为参数，需要构造一个参数指针数组，然后将数组的地址传入。int execle(const char *path, const char *arg,..., char *const envp[])：以路径名作为参数，可传入一个指向环境字符串的指针数组的指针，其他未指定环境变量，使用父进程继承过来的。int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[])：真正的系统调用，以路径名作为参数，可传入环境变量指针数组，参数传递方式与execv相同。int execlp(const char *file, const char *arg,...)：以文件名做参数，当filename中含有/时视为路径名，否则按PATH变量在指定目录下查找可执行文件，参数传递方式与execl相同。int execvp(const char *file, char *const argv[])：以文件名做参数，参数传递方式与execv相同。
这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行，不再返回，如果调用出错则返回 -1。
四、其他函数
int system(const char *command)：- 功能：使用该函数可以将 shell 命令直接在代码中执行。
- 参数：command 要执行的 shell 命令。
- 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
一、线程创建相关函数
-
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg)：- 功能：创建指定的一个线程。
- 参数：
thread为线程 ID，由该函数返回；attr为线程属性，一般为NULL表示默认属性；start_routine为指向指针函数的函数指针，即回调函数，是线程的执行空间；arg为回调函数的参数。 - 返回值：成功返回 0，失败返回错误码。
-
pthread_t pthread_self(void)：- 功能：获取当前线程的线程 ID。
- 参数：无。
- 返回值：成功返回当前线程的线程 ID，失败返回 -1。
二、线程退出相关函数
-
void pthread_exit(void *retval)：- 功能：子线程自行退出。
- 参数：
retval为线程退出时候的返回状态，临死遗言。 - 返回值：无。
-
int pthread_cancel(pthread_t thread)：- 功能：请求结束一个线程。
- 参数：
thread为请求结束的线程 ID。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
三、线程回收相关函数
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval)：
- 功能：将指定的线程资源回收，具有阻塞等待功能，如果指定的线程没有结束，则回收线程会阻塞。
- 参数：
thread为要回收的子线程 ID；retval为要回收的子线程返回值 / 状态。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
四、线程属性设置相关函数
-
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr)：- 功能：初始化一个
attr的变量。 - 参数：
attr为需要变量来接受初始值。 - 返回值：成功返回 0，非 0 表示错误。
- 功能：初始化一个
-
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr)：- 功能：销毁
attr变量。 - 参数：
attr为属性变量。 - 返回值：成功返回 0，非 0 表示错误。
- 功能：销毁
-
int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate)：- 功能：把一个线程设置成相应的属性。
- 参数：
attr为属性变量，由pthread_attr_init函数初始化；detachstate有两个可选值，PTHREAD_CREATE_DETACHED设置分离属性。
-
int pthread_detach(pthread_t thread)：- 功能：设置分离属性。
- 参数：线程 ID。
五、线程清理相关函数
-
void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg)：- 功能：注册一个线程清理函数。
- 参数：
routine为线程清理函数的入口；arg为清理函数的参数。 - 返回值：无。
-
void pthread_cleanup_pop(int execute)：- 功能：调用清理函数。
- 参数：
execute为非 0 时执行清理函数，为 0 时不执行。 - 返回值：无。
一、线程互斥相关函数
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int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *attr)：- 功能：将已经定义好的互斥锁初始化。
- 参数：
mutex为要初始化的互斥锁；attr为初始化的值，一般是NULL表示默认锁。 - 返回值：成功返回 0，失败返回非零。
-
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)：- 功能：用指定的互斥锁开始加锁代码，加锁后的代码到解锁部分的代码属于原子操作，在加锁期间其他进程 / 线程都不能操作该部分代码，如果该函数在执行的时候，
mutex已经被其他部分使用则代码阻塞。 - 参数：
mutex用来给代码加锁的互斥锁。 - 返回值：成功返回 0，失败返回非零。
- 功能：用指定的互斥锁开始加锁代码，加锁后的代码到解锁部分的代码属于原子操作，在加锁期间其他进程 / 线程都不能操作该部分代码，如果该函数在执行的时候，
-
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)：- 功能：将指定的互斥锁解锁，解锁之后代码不再排他访问，一般加锁解锁同时出现。
- 参数：用来解锁的互斥锁。
- 返回值：成功返回 0，失败返回非零。
-
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex)：- 功能：使用互斥锁完毕后需要销毁互斥锁。
- 参数：
mutex要销毁的互斥锁。 - 返回值：成功返回 0，失败返回非零。
-
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex)：- 功能：类似加锁函数效果，唯一区别就是不阻塞。
- 参数：
mutex用来加锁的互斥锁。 - 返回值：成功返回 0，失败返回非零或
E_AGAIN。
二、线程同步（信号量）相关函数
-
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value)：- 功能：将已经定义好的信号量赋值。
- 参数：
sem为要初始化的信号量；pshared = 0表示线程间使用信号量，!=0表示进程间使用信号量；value信号量的初始值，一般无名信号量都是二值信号量，0 表示红灯，进程暂停阻塞，1 表示绿灯，进程可以通过执行。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
-
int sem_wait(sem_t *sem)：- 功能：判断当前
sem信号量是否有资源可用。如果sem有资源（==1），则申请该资源，程序继续运行；如果sem没有资源（==0），则线程阻塞等待，一旦有资源则自动申请资源并继续运行程序。注意：sem申请资源后会自动执行sem = sem - 1。 - 参数：
sem要判断的信号量资源。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
- 功能：判断当前
-
int sem_post(sem_t *sem)：- 功能：函数可以将指定的
sem信号量资源释放，并默认执行sem = sem + 1，线程在该函数上不会阻塞。 - 参数：
sem要释放资源的信号量。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
- 功能：函数可以将指定的
-
int sem_destroy(sem_t *sem)：- 功能：使用完毕将指定的信号量销毁。
- 参数：
sem要销毁的信号量。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
一、无名管道相关函数
int pipe(int pipefd[2])：- 功能：创建并打开一个无名管道。
- 参数：
pipefd[0]为无名管道的固定读端；pipefd[1]为无名管道的固定写端。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
二、有名管道相关函数
-
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode)：- 功能：在指定的
pathname路径 + 名称下创建一个权限为mode的有名管道文件。 - 参数：
pathname要创建的有名管道路径 + 名称；mode为 8 进制文件权限。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
- 功能：在指定的
-
int unlink(const char *pathname)：- 功能：将指定的
pathname管道文件卸载，同时从文件系统中删除。 - 参数：
pathname要卸载的有名管道。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
- 功能：将指定的
三、信号发送相关函数
-
int kill(pid_t pid, int sig)：- 功能：给
pid进程发送信号为sig的系统信号（1/64）。 - 参数：
pid为要接收信号的进程pid；sig为当前程序要发送的信号编号。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
- 功能：给
-
int raise(int sig)：等同于kill(getpid(), int sig)，给进程自己发送sig信号。 -
unsigned int alarm(unsigned int seconds)：定时由系统给当前进程发送信号，也称为闹钟函数。 -
int pause(void)：进程暂停，不再继续执行，除非收到其他信号。
四、信号接收相关函数
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler)：
- 功能：注册信号处理函数。
- 参数：
signum为要处理的信号编号；handler为信号处理方式，可以是SIG_DFL（默认处理）、SIG_IGN（忽略处理）或自定义函数指针。 - 返回值：成功返回上一次注册的信号处理函数指针，失败返回
SIG_ERR。
一、共享内存相关函数
-
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id)：- 功能：通过该函数可以将
pathname指定的路径用来以proj_id生成唯一的临时键值。 - 参数：
pathname为路径 + 名称（任意文件，只要不会被删除重建即可）；proj_id为整形的数字，一般用 ASCII 码的单字符表示与参数 1 的运算。 - 返回值：成功返回唯一键值，失败返回 -1。
- 功能：通过该函数可以将
-
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg)：- 功能：使用唯一键值
key向内核提出共享内存使用申请。 - 参数：
key为唯一键值；size为要申请的共享内存大小；shmflg为申请的共享内存访问权限，八进制表示，如果是第一个申请，则用IPC_CREAT，如果要检测是否存在，用IPC_EXCL。 - 返回值：成功返回共享内存
id（一般用shmid表示），失败返回 -1。
- 功能：使用唯一键值
-
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg)：- 功能：将指定
shmid对应的共享内存映射到本地内存。 - 参数：
shmid为要映射的本地内存；shmaddr为本地可用的地址，如果不确定则用NULL，表示由系统自动分配；shmflg为 0 表示读写，SHM_RDONLY表示只读。 - 返回值：成功返回映射的地址（一般等于
shmaddr），失败返回(void*)-1。
- 功能：将指定
-
int shmdt(const void *shmaddr)：- 功能：将本地内存与共享内存断开映射关系。
- 参数：
shmaddr为要断开的映射地址。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
-
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)：- 功能：修改共享内存属性，也可以删除指定的共享内存对象。
- 参数：
shmid为要删除的共享内存对象；cmd为IPC_RMID（删除对象的宏）；buf为NULL表示只删除对象。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
二、信号量集相关函数
-
int semget(key_t key, int nsems, int semflg)：- 功能：通过唯一键值向内核提出信号量申请。
- 参数：
key为唯一键值；nsems为要申请的信号量个数；semflg为申请的信号量的访问权限。 - 返回值：成功返回
semid，失败返回 -1。
-
int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops)：- 功能：修改指定信号量集中信号量的值。
- 参数：
semid为信号量集id；sops为结构体指针，结构体成员包括信号量集中信号量的编号（sem_num）、信号量的PV操作（sem_op，-1 表示P操作，1 表示V操作，0 表示阻塞）、信号量的操作方式（sem_flg，0 表示默认阻塞，IPC_NOWAIT和SEM_UNDO为可选标志）；nsops为信号量的设置值个数。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
-
int semctl(int semid, int semnum, int cmd,...)：- 功能：根据
semid删除指定的信号量集。 - 参数：
semid为要删除的信号量集；semnum为要删除的信号量集中的信号量的编号；cmd为IPC_RMID（删除对象宏）；可变长参数可以不写。 - 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
- 功能：根据