linux系统学习之进程

本小结记录下进程的学习。
进程要有四个重要的系统函数，分别是fork(),exit(),wait(),exec系列函数。
首先来看fork，函数原型为pid_t fork();主要用于一个进程（父进程）创建一个新进程（子进程）。子进程几乎是父进程的翻版，它拥有和父进程相同的堆，栈，数据段，执行文本段（程序段）。但是在内部实现的时候，子进程并不直接复制父进程的这些内容，因为大多数情况下，创建一个子进程之后，子进程就执行exec系列函数，堆，栈什么的就要改变了，所以开始直接从父进程复制过来很浪费，真实情况是父，子进程共享同一代码段。系统调用fork()为子进程创建代码段时，其进程级页表项指向和父进程相同的物理内存页帧。对于数据段，堆，栈，采用写时复制技术。修改时，再各自拷贝。
一般可以通过fork()返回值区分父，子进程。父进程中，fork返回子进程ID,子进程，返回0.-1代表出错。
父，子进程可以实现文件共享，他们维持同样的打开文件句柄。这些打开的文件句柄包括文件偏移量，和文件状态标志。如果子进程改变了文件的偏移量，也会影响到父进程的相应描述符。但要注意，可能会有竞争现象。因为不确定父进程还是子进程先执行。

在进程终止的时候，调用exit()函数，该函数会刷新stdio流缓冲区，并将状态保存在status中。void exit(int status),虽然status为int型，它仅有低8位可供父进程使用。0表示进程正常退出，非0表示进程异常退出。

父进程可以用wait函数来等待任一子进程。

pid_t wait(int *status)

如果调用之前并没有子进程终止，调用就一直阻塞，直到子进程终止，如果调用的时候子进程终止已经终止，wait立即返回该僵尸进程的状态。
如果status非空，子进程终止消息通过status所指的整形变量返回。
wait返回终止的子进程pid号。
由于wait只能阻塞等待子进程终止，而且不能等待特定子进程终止，由此有了wait函数的升级版。
如果wait()不关心子进程的退出状态，那么可以将status设置为NULL即可。

pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int optition)

wait在子进程未退出之前，父进程一直阻塞等待，而且无法等待一个特定的子进程退出，它只是等待下一个子进程退出。
waitpid会暂停目前进程的运行，直到信号来到或者子进程结束。
如果不在意子进程返回的状态，可以将status设置为NULL。
其中optition有一些选项可以控制选择，可以为0或者一些其它。其中，设置为WNOHANG代表若子进程结束返回其pid,若没结束，则立即返回，返回0.
pid即为需要等待的具体子进程；
if pid>0,表示等待ID为pid号的进程
if pid=0,则等待与父进程同进程组的所有子进程。
if pid<-1,等待与pid绝对值相等的所有子进程
if pid==-1 等待任意子进程，与wait()等价。

孤儿进程：
一个子进程的父进程先挂了，它就成了孤儿，就成了孤儿进程。之后该子进程将有进程号为1的进程之祖—-init收养。
僵尸进程：
如果父进程在调用wait去获取子进程的退出状态之前，子进程已经挂了。那么父进程怎么去获得子进程的状态呢。内核通过将子进程转换为僵尸进程来处理。子进程死而不僵，内核释放它大部分资源，在进程表中保存一条记录，记录下子进程的ID，终止状态，资源数据等等。保证父进程可以wait()回收。那么如果父进程就根本就没有调用wait怎么办呢？直接将子进程抛弃了，那么只有等待父进程也挂了，子进程由init接管，它会自动调用wait()。那如果父进程他一直老不死怎么办？比如一些网络服务器，它创建众多服务子进程，自己不死，那么系统长久运行就有很多僵尸进程在进程表里，阻碍新进程创建了。因此，在长寿的父进程中，一定要调用wait()进行回收子进程。

SIGCHLD在子进程退出时，默认会发送该信号给父进程，默认情况下，父进程会忽略此信号，但是为了知道子进程何时退出，可以捕捉该信号。

execve()函数
int execve(const char *pathname,char *const argv[],char *const envp[])
pathname 为准备载入当前进程空间的新程序的路径名，
argv为传递给新进程的命令行参数，由字符串指针组成，以NULL结束。
最后一个参数envp制定新程序 的环境列表，也以NULL结束，字符串格式为name=value。
当然还有一些exec系列函数，本质是一样的，只是提供的接口不一样而已，在此就不一一列出了。