进程控制

进程的控制大概包括进程创建、进程执行和进程终止，附加有进程的属性。

进程标识符

每个进程都有一个唯一的ID，它是一个非负整数。进程ID可以重用，当进程终止后，UNIX一般通过延迟重用算法，使得赋予新进程的ID不同于最近终止进程的ID。

系统中有些专用ID。ID为0的通常是调度进程，也被称为交换进程（swapper），它是内核的一部分，不执行磁盘上的任何程序，也被称为系统进程。ID为1的通常是init进程，在自举过程结束时由内核调用，它负责读写系统有关的初始化文件，并将系统引导到一个状态，但它不会终止；它是普通进程，但是以超级用户特权运行，它负责收留孤儿进程。ID为2的进程是页守护进程，负责支持虚拟系统的分页操作。

fork函数

fork函数可以创建新进程，新创建的为子进程。fork函数调用一次，返回两次。两次返回的唯一区别就是其返回值，在子进程中，其返回值为0，而在父进程中，返回值为子进程的ID。这样做的目的是一个进程子进程可以有多个，但是父进程无法获取子进程ID，但是子进程父进程只有一个，可以调用函数getppid获得父进程ID。

子进程创建后，复制了父进程的数据空间、堆、栈，但是共享代码段。现代操作系统通常并不是马上复制，而是使用了写时复制（copy-on-write，COW）。但是不是父进程所有资源都被继承，父进程的文件锁不会被继承，子进程的未处理的闹钟被清除，子进程未处理的信号集设置为空。

在调用fork后，父进程和子进程谁先执行是不确定的，取决于内核使用的调度算法。如果要求父进程、子进程同步，则要使用某种形式的进程间通信了。

在使用fork时通常有2中用法

1、父进程希望复制自己，使父子进程执行不同的代码。比如在网络服务中，父进程等待客户端请求，当请求到达时，创建子进程执行此请求，而父进程继续等待。

2、一个进程要执行一个不同的程序。比如在shell中，子进程创建后立即调用exec函数。

vfork函数

它与fork的不同在于vfork不复制进程的地址空间，它创建子进程的目的是为了执行新的程序，如果复制了也会被覆盖，浪费资源。vfork调用后子进程先运行，直到子进程调用exec函数或exit函数后，父进程才运行。

exit函数

之前已经讲过，进程正常终止有5中方式

1、在main函数返回，相当于调用exit

2、调用exit

3、调用_exit或_Exit

4、进程的最后一个线程在其启动的历程中执行返回语句。

5、进程的最后一个线程调用pthread_exit

进程异常终止有3种方式

1、调用abort，它产生SIGABRT信号，这是下一种异常终止的特例

2、进程接收到某些信号时

3、最后一个线程对“取消”（cancellation）请求做出响应

不过进程如何终止，都会执行同一段代码：为相应的进程关闭所有打开的文件描述符，释放所使用的存储器等。

不管进程如何终止，我们都希望进程可以通知其父进程它是如何终止的。exit、_exit、_Exit将其退出状态作为参数传送给函数。异常终止情况下，内核产生一个指示其异常终止原因的终止状态，其父进程可以调用wait或waitpid取得终止状态。

进程异常终止后，其终止状态信息包括进程ID、进程终止状态、进程使用CPU时间总量。如果其父进程还没处理终止状态信息，那么这个进程就叫做僵死进程（zombie）。如果父进程先于子进程终止，那么init进程就会领养它。

wait和waitpid函数

当一个进程终止时（正常或异常）内核会向其父进程发送SIGCHLD信号。父进程可以选择忽略，也可以提供一个信号处理程序来处理子进程。这里有一个博客参考。

如果编写信号处理程序的话，一般用到wait和waitpid函数。如果调用这两个函数会发生：

如果子进程还在运行，则阻塞

如果一个子进程已经终止，正等待父进程获得其终止状态，则取得子进程的终止状态立即返回。

如果没有子进程，则立即出错返回。

两个函数原型如下：

#include<sys/wait.h>

pid_t wait(int *statloc);

pid_t wait(pid_t pid, int *statloc, int options);

后者选项比较多，更加灵活。

exec函数

子进程可以调用exec函数执行另一个程序。当调用exec函数时，进程执行的程序完全被替换为新程序，但其ID并不变，只是用新程序替换了当前进程的正文、数据、堆和栈段。

exec函数共有六种：

#include <unistd.h>
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);

这些函数看起来相似。第一个参数都是在寻找可执行文件，第二个参数是传递的参数，其中l表示list，v表示vector。这些函数其实都是调用一个函数execve