linux进程控制_linux 进程控制与管理函数

进程创建

认识fork函数
1.概念：在linux中fork函数从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程。

当一个进程调用fork之后，就有两个二进制代码相同的进程，但是它将具有自己的进程ID和父进程的ID。
2.写时拷贝
看如下代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main()
{
  int x = 100;
  pid_t ret = fork();
  if (ret == 0)
  {
    //子进程
    while (1)
    {
      x = 10;
      printf("我是一个子进程,我的pid是%d,我的ppid是%d,x = %d,&x = %p\n", getpid(), getppid(), x, &x);
      sleep(1);
    }
  }
  else if (ret > 0)
  {
    //父进程
    while (1)
    {
      x = 20;
      printf("我是一个父进程,我的pid是%d,我的ppid是%d,x = %d,&x = %p\n", getpid(), getppid(), x, &x);
      sleep(1);
    }
  }
  else 
  {
  	  //fork失败，大多数情况不会失败，所以不考虑
  	  //fork调用失败的原因
	  //1.系统中有太多的进程
	  //2.实际用户的进程数超过了限制
  }
  return 0;
}
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运行结果：

x的地址相同，但是x的值却不相同，这是为什么呢？
通常，父子代码共享，父子再不写入时，数据也是共享的，当任意一方试图写入，便以写时拷贝的方式各自一份副本，具体见下面：

进程终止

进程退出场景：1.代码运行完毕，结果正确；2.代码运行完毕，结果不正确；3.代码异常终止。
进程常见退出方法正常终止（可以通过 echo $? 查看进程退出码）：

1. 从main返回(return)；
2. 调用exit；
3. 调用_exit。

异常退出：
ctrl + c，信号终止。
exit函数：

#include <unistd.h>
void exit(int status);//status下面会提到

_exit函数：

#include <unistd.h>
void _exit(int status);

exit()和_exit()的区别:_exit函数直接使进程停止运行，清除其使用的内存空间，并销毁其在内核中的各种数据结构；exit () 函数则在这些基础上作了一些包装，在执行退出之前加了若干道工序，例如检查文件的打开情况，把文件缓冲区中的内容写回文件等
return退出
return是一种更常见的退出进程方法。执行return n等同于执行exit(n),因为调用main的运行时函数会将main的返回值当做 exit的参数。

进程等待

进程等待是为了回收子进程资源，获取子进程的退出信息。如果父进程不管子进程，就可能造成“僵尸进程”的问题，进而造成内存泄漏。
什么是僵尸进程？
Z(zombie)-僵尸进程，僵死状态（Zombies）是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程（使用wait()系统调用）没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程。
僵死进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。 所以，只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取子进程状态，子进程进入Z状态
僵尸进程危害：
进程的退出状态必须被维持下去，因为他要告诉关心它的进程（父进程），你交给我的任务，我办的怎么样了。可父进程如果一直不读取，那么子进程就一直处于Z状态，维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在task_struct(PCB)中，换句话说，Z状态一直不退出，PCB一直都要维护；一个父进程创建了很多子进程，就是不回收，就会造成内存资源的浪费。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main()
{
  pid_t ret = fork();
  if (ret == 0)
  {
    //子进程
    while (1)
    {
      printf("我是一个子进程,我的pid是%d,我的ppid是%d\n", getpid(), getppid());
      sleep(1);
    }
  }
  else if (ret > 0)
  {
    //父进程
    while (1)
    {
      printf("我是一个父进程,我的pid是%d,我的ppid是%d\n", getpid(), getppid());
      sleep(1);
    }
  }
  return 0;
}

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S睡眠状态（sleeping): 意味着进程在等待事件完成。

进程等待的方法
*#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int status);

返回值：
成功返回被等待进程pid，失败返回-1。
参数：
输出型参数，获取子进程退出状态,不关心则可以设置成为NULL；

waitpid方法：

pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status，int options);
返回值：
当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0；
如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；
参数：
pid：
Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。
Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。
status:
WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）
options:
WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进
程的ID。

如果子进程已经退出，调用wait/waitpid时，wait/waitpid会立即返回，并且释放资源，获得子进程退出信息。
如果在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在且正常运行，则进程可能阻塞。
如果不存在该子进程，则立即出错返回。
获取子进程status
wait和waitpid，都有一个status参数，该参数是一个输出型参数，由操作系统填充。
如果传递NULL，表示不关心子进程的退出状态信息。否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程。
status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下图（只研究status低16比特位）：

所以说，当进程正常终止后，status的前7位就是进程的退出状态；当进程被信号所杀，status的后7位就是终止信号。

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <string.h>
  3 #include <stdlib.h>
  4 #include <unistd.h>
  5 #include <sys/wait.h>
  6 #include <sys/types.h>
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  8 int main()
  9 {
 10     pid_t id = fork();
 11     if (id == 0)
 12     {
 13         //子进程
 14         printf("i am child process,pid:%d,ppid:%d\n", getpid(),getppid());
 15         sleep(5);
 16         exit(77);
 17     }
 18     //父进程
 19     while (1)
 20     {
 21         int status = 0;
 22         pid_t ret_id = waitpid(id, &status, 0);
 23         //pid_t ret_id = waitpid(id, &status, WNOHANG);
 24         if (ret_id < 0)
 25         {
 26             printf("waitpid error!");
 27             exit(1);
 28         }
 29         else if (ret_id == 0)
 30         {                                                                                                       
 31             printf("i am parent process,waitting success and doing another things\n");
 32             sleep(1);
 33         }
34         else 
 35         {
 36             printf("i am parent process,wait sucess,pid:%d,ppid:%d,red_id:%d,child exit code:%d,child signal:%    d\n",getpid(), getppid(), ret_id, (status>>8)&0xFF, status&0x7F);
            }
}
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如上为查看进程的退出状态和终止信号。

进程程序替换

替换原理
用fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序(但有可能执行不同的代码分支),子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时,该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换,从新程序的启动例程开始执行。调用exec并不创建新进程,所以调用exec前后该进程的id并未改变。
其实有六种以exec开头的函数,统称exec函数：

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

l(list) : 表示参数采用列表
v(vector) : 参数用数组
p(path) : 有p自动搜索环境变量PATH
e(env) : 表示自己维护环境变量

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>

int main()
{
    extern char **environ;
    pid_t id = fork();
    if (id == 0)
    {
        //child
        printf("i am chid process,pid:%d\n", getpid());
        execl("/bin/ls", "ls", "-a", "-l", "-n", NULL);
        //char *const myargv[] = {"ls", "-a", "-l", "-ln",NULL};
        //execv("/bin/ls", myargv);
        //execlp("ls", "ls", "-a", "-l", "-n", NULL);
        //execvp("ls", myargv);
        //char *const myenv[] = {"MYENV=YouCanSeeMe", NULL};
        //putenv("MYENV=YouCanSeeMe");
        exit(231);
    }
    sleep(1);
    int status = 0;
    waitpid(id, &status, 0);
    printf("i am parent pid:%d,child exit code:%d\n", getpid(), WEXITSTATUS(status));

    return 0;
}

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程序替换是整体替换，不能局部替换。