文章目录
- 一、进程创建
- 1.fork函数
- 2.写时拷贝
- 3.批量化创建多个进程
- 二、进程终止
- 1.进程退出场景
- 2.进程退出的方法
- （1）exit和return
- （2）_exit和exit
一、进程创建
1.fork函数
在linux中fork函数时非常重要的函数，它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。
#include <unistd.h> pid_t fork(void);返回值：子进程中返回0，父进程返回子进程id，出错返回-1
进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做如下几步
- 分配新的内存块和内核数据结构给子进程
- 将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
- 添加子进程到系统进程列表当中
- fork返回，开始调度器调度
当一个进程调用fork之后，就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。但每个进程都将可以开始它们自己的旅程了
如下所示，可以简单的验证一下结果
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
printf("pid: %d,before\n",getpid());
fork();
printf("pid: %d, after\n",getpid());
return 0;
}
运行结果为：
这其实就是因为如下图所示，父进程创建了子进程以后，他们的虚拟地址经过页表映射后，指向同样的代码和数据。
2.写时拷贝
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。具体见下图:
它会将代码和数据设置为只读的，当页表进行写的时候，直接进行写时拷贝即可
3.批量化创建多个进程
我们使用如下，代码
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#define N 5
void runChild()
{
int cnt = 10;
while(cnt)
{
printf("i am a child,pid:%d,ppid:%d\n",getpid(),getppid());
sleep(1);
cnt--;
}
}
int main()
{
int i = 0;
for(i = 0; i < N; i++)
{
pid_t id = fork();
if(id == 0)
{
runChild();
exit(0);
}
}
sleep(1000);
return 0;
}
在这段代码中，我们可以瞬间批量化创建五个进程。当子进程运行完它需要做的部分的时候，直接退出进程。
接下来我们可以对这些进程进行监控
while :; do ps ajx | head -1 && ps ajx | grep -v grep | grep -v nvim | grep test;echo "-------------------------------";sleep 1 ; done
如下所示
这是一开的状况，后面所有的子进程都会进入僵尸状态
我们也同时可以注意到
如果有多个进程，那么哪一个进程先执行完全是由调度器所决定的
所以我们的父子进程被创建出来以后，谁先运行我们完全不可知
二、进程终止
我们知道，在我们以前写代码的时候，最后总是会return 0,那么为什么这个main函数总是会返回0，如果返回1呢，2呢？其他值呢？可以吗？这个东西是给谁了？为什么要返回这个值？
1.进程退出场景
- 代码运行完毕，结果正确
- 代码运行完毕，结果不正确
- 代码异常终止
对于一个代码运行完毕，结果正确，我们不会关心它是为什么跑正确的
但是当一个代码运行完毕，结果不正确，我们就会关心为什么不正确？
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("模拟一个逻辑的实现\n");
return 0;
}
在这个代码中，这个0代表的就是进程的退出码，表征进程的运行结果是否正确，如果是0代表的就是正确
当我们运行完这个进程以后，我们可以用下面的指令来查看是否正确
echo $?
那么在进程中，谁会关心我运行的情况呢？
一般而言是我们的父进程会关心的。所以我们上面的bash就是我们程序的父进程，是可以拿到对应的退出码的
而我们的关心主要关心的就是不正确的情况，因为成功只有一种情况，而失败可以有无数种情况
所以可以用return的不同的返回值数字，表征不同的出错原因—退出码
所以我们的main函数的返回值可以是其他的任意值
所以main函数的返回值，本质表示：进程运行完成时是否是正确的结果，如果不是，可以用不同的数字，表示不同的出错原因！
不过对于上面这个打印退出码的这个指令，我们需要注意
我们只有第一次打印是我们前面的退出码，当我们多打印几次就都变成了0
所以说，$?保存的是最近一次进程退出的时候的退出码
当我们后面的几次，其实打印的是echo这个指令的退出码了。
像我们之前的那些程序，其实不怎么关注退出码，因为并没有涉及到多进程等等，但是未来我们是看不到这些错误信息。所以我们就需要用退出码来标识。
不过对于退出码，它现在的这些只是单纯的数字，我们人并无法直接的知道它的意思，所以我们就有一个函数吗，可以将退出码转化为字符串
我们可以试着用如下代码，打印出所有的错误码
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int main()
{ int i = 0;
for(; i < 200; i++)
{
printf("%d:%s\n",i,strerror(i));
}
return 0;
}
运行结果如下所示
所以就好比下面的例子，因为找不到这个文件，所以它会直接将错误码返回并解析
当指令正确运行的时候，毫无疑问，退出码就是0
所以系统提供的错误码和错误码描述是具有对应的关系的。
我们可不可自己设计一套错误码体系呢？
当然是可以的，也是非常的简单的，直接定义这样一个指针数组就可以了
不过父进程为什么要关心这个退出码呢？
其实父进程也不是很关心的，它也相当于一个跑腿的。
真正关心的应该是用户，用户根据错误的描述，才能决定下一步执行什么操作
所以最终无论结果正确与否，统一会采用退出码来进行判定！！！
我们继续用下面的代码来验证
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int main()
{
int ret = 0;
char* p = (char*)malloc(4*1000*1000*1000);
if(p == NULL)
{
ret = 1;
printf("malloc fail\n");
}
else
{
printf("malloc success\n");
}
return ret;
}
像我们在之前C语言中也有一个很类似的全局变量，errno
它保存的是最近一次执行的错误码，比如当我们调用库函数的时候，就会发生失败，就会设置这个错误码。
它的用法如下
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
int ret = 0;
char* p = (char*)malloc(4*1000*1000*1000);
if(p == NULL)
{
ret = errno;
printf("malloc fail,%d:%s\n",errno,strerror(errno));
}
else
{
printf("malloc success\n");
}
return ret;
}
运行结果为
以上都是对前两种场景的分析
但是还有第三种情况，代码异常了。那么此时退出码还有意义吗？
代码如果异常了，那么代码很可能就没有跑完
此时进程的退出码无意义，因为我们已经不关心退出码了
那么要不要关心为什么异常了呢？以及发生了什么异常
其实异常就如同下面的样子
这里就是发生了野指针错误
又或者，写出了这样的代码
此时的就会提示浮点数异常
一般而言，进程出现了异常，本质是我们的进程收到了对应的信号！
如上所示，8号信号其实就是我们刚刚发生的浮点数异常，11号信号就是段错误，也就是野指针错误
我们可以用下面的代码来验证一下
当我们使用8号和11号信号的时候，结果如下
这就证明了异常的本质是我们的进程收到了对应的信号！
2.进程退出的方法
正常终止（可以通过 echo $? 查看进程退出码)
- 从main返回
- 调用exit
- _exit
异常退出
ctrl + c，信号终止
（1）exit和return
exit的介绍如下
我们可以简单的使用一下
运行结果为
或者我们可以直接使用return来返回，他们两个在main函数种是完全等价的
那么exit和return有什么区别呢?
我们观察如下代码
所以现在，我们就知道了
exit在任意地方调用，都表示调用的进程直接退出，而return只表示当前函数返回，还会继续向后运行
（2）_exit和exit
_exit是一个系统调用
它也可以直接退出当前进程
那么这两个有什么区别呢？
我们先看这段代码
运行结果为
我们在看看这段代码
我们发现第二次是没有打印出来的，而第一次是打印出来的
所以说
_exit是纯正的系统调用，它会直接终止进程，对缓冲区的数据不做刷新
exit它在终止之前会下做一些清理函数，冲刷缓冲区，是一个库函数
我们可以这样理解，exit 和 _exit是一个调用和被调用的关系
像printf这个函数也是类似的
这个函数一定是先把数据写入缓冲区，合适的时候，在进行刷新。
那么这个缓冲区绝对不在哪里？
根据我们上面的现象，这个缓冲区一定不在内核中
因为如果在操作系统内部，那么执行_exit这个系统调用的时候，它一定会刷新缓冲区。因为操作系统不做任何浪费时间和空间的事情。
