板凳----Linux/Unix 系统编程手册 25章进程的终止

25.1 进程的终止：_exit()和exit() 440

1. _exit(int status)， status 定义了终止状态，父进程可调用 wait 获取。仅低8位可用，
  调用 _exit() 总是成功的。
2.程序一般不会调用 _exit()， 而是调用库函数 exit()。
  exit() 执行如下动作：
  	1.调用退出处理程序(通过 atexit() 和 on_exit() 注册的函数)，其执行顺序与注册顺序相反。
  	2.刷新 stdio 流缓冲区
  	3.使用由 status 提供的值执行 _exit() 系统调用。
与专属的Unix的 _exit 不同， exit() 则属于标准C语言函数库。

25.2 进程终止的细节 441

无论进程是否正常终止，都会发生如下动作：
1.关闭所有打开文件描述符，目录流，信息目录描述符，以及转换描述符
2.作为文件描述符关闭的后果之一，将释放该进程所持有的任何文件锁
3.分离任何已经连接的 System V 共享内存段，且对应于各段的 shm_nattch 计数器值减一
4.进程为每个 System V 信号量所设置的 semadj 值将会被加到信号量值中。
5.如果该进程是一个管理终端的管理进程，那么系统会向该终端前台进程组中的每个进程发送 sighup 信号，
接着终端会于会话脱离。
6.将关闭该进程打开的任何 POSIX 有名信号量，类似调用 sem_close()
7.将关闭该进程打开的任何 POSIX 消息队列，类似于调用 mq_close()
8.作为进程退出的后果之一，如果某进程组称为孤儿，且该组中存在任何已停止进程，则组中所有进程都将收到 sighup
信号，随着为 sigcont 信号。
9.移除该进程通过 mlock() 和 mlockall() 锁建立的任何内存锁
10.取消该进程调用 mmap() 所创建的任何内存映射。

25.3 退出处理程序 442

退出处理程序是一个由程序设计者提供的函数，可于进程生命周期的任意时间点注册，并在该进程调用 exit() 正常终止时
自动执行。如果程序直接调用 _exit() 或者因信号而异常终止，则不会调用退出处理程序。
当程序收到信号而终止时，将不会调用退出处理程序。这一事实一定程序上限制了它们的效用。此时最佳的应对方式莫若为可能发送
给进程的信号建立信号处理程序，并于其中设置标志位，领主程序据此来调用 exit()。因为 exit() 不属于异步信号安全函数，所有通常
不能在信号处理程序中对其发起调用。
注册退出处理程序
atexit();
1.概念：一般内核中每个启动的进程默认都有一个标准的默认终止函数，用于在进程终止时执行的函数，该函数主要用来释放进程所占用的资源，也可以自定义终止函数。按照ISO C规定，一个进程可以注册32个终止函数，这些函数将由exit函数自动调用。
登记的终止函数以栈的形式运行，先注册的后执行。如果自定义注册了进程终止函数，那么内核提供的默认的终止函数将会被覆盖。
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_35733751/article/details/82392918
希望进程在结束时，进行一些清理工作，比如某些重要的数据保存到文件中。如果不登记终止函数的话，实现这个操作是有些困难的，因为进程有可能是因为某个函数调用失败，且该函数出错时又调用了exit函数导致进程终止，更糟糕的是出错的函数是不确定的。这个时候就可以通过登记注册终止函数，这样进程在终止时，会自动执行注册的终止函数把数据保存到文件中，方便了许多。
2. atexit函数语义
atexit函数是用来在内核中注册一个进程终止时执行的函数，通过atexit函数所包含的头文件来看，atexit函数是一个C库函数。

函数原型：

#include <stdlib.h>
int atexit(void(*function)(void));

   atexit函数的参数是一个函数指针，表示注册的终止函数，终止函数语法格式为：void(*function)(void) 。
  返回值：成功返回0，失败返回不一定是-1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>

//以下func1，func2，func3都是线程终止函数
void term_func1(void){
        puts("term func1");
}
void term_func2(void){
        puts("term func2");
}
void term_func3(void){
        puts("term func3");
}

int main(int argc , char *args[]){
        if(argc < 3){
                fprintf(stderr,"use: %s file[exit | _exit | return]\n" ,args[0]);
                exit(0);
        }
        //注册终止函数
        atexit(term_func1);
        atexit(term_func2);
        atexit(term_func3);
        //打开文件
        FILE *fp = fopen(args[1] , "w");
        if(NULL == fp){
                perror("fopen");
                exit(-1);
        }
        //向文件写入数据
        fprintf(fp , "hello linux");
        if(!strcmp(args[2], "exit")){
                exit(0);        //标准C库函数

        }else if(!strcmp(args[2], "_exit")){
                _exit(0);       //系统调用

        }else if(!strcmp(args[2], "return")){
                return 0;       //正常返回
        }else{
                fprintf(stderr,"use: %s file[exit | _exit | return]\n", args[0]);
        }
        exit(0);
}

通过atexit函数注册的终止函数并非在所有情况下都会被调用，是否调用终止函数这取决于进程的终止方式

(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/linux prog$ gcc -o atexit_process atexit_process.c -lpthread
(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/linux prog$ ./atexit_process test.txt return
term func3
term func2
term func1
(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/linux prog$ cat test.txt
hello linux
当前进程以return形式退出，终止函数是以栈的形式执行的，先注册的终止函数后执行。然后通过cat命令查看test.txt文件的内容为hello linux 。
(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/linux prog$ ./atexit_process test.txt exit
term func3
term func2
term func1
(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/linux prog$ cat test.txt
hello linux
exit方式和return方式的结果是一样的，也调用了注册的终止函数。

(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/linux prog$ ./atexit_process test.txt _exit
(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/linux prog$ cat test.txt
_exit方式和前两种有所不同，之前注册的进程终止函数一个都没有执行，另外，test.txt文件倒是创建了，但是使用cat命令查看文件中并没有内容。
总结

不同的进程终止方式会产生不同的结果，如果我们选择return方式和exit方式，进程在终止之前会调用注册的进程终止函数，但是选择_exit方式，就算注册了终止函数，进程在终止之前也不会调用。

另外，需要注意的是在程序中写入文件数据用的函数是一个标准C库函数，在使用fprintf函数写入数据时，实际上数据并不会写入文件，而是先写入buff缓冲区中，这种方式也叫全缓存，只有当缓冲区写满或者调用fclose函数才会把数据写入文件中。

当程序终止时也会把数据写入文件，但是会有一些区别，如果使用return方式和exit方式让程序退出，会刷新buf中的数据到文件中，但是以_exit方式让程序退出，是不会刷新数据到文件中。

_exit是系统调用，进程终止前，不会调用终止函数，也不会刷新数据到文件中，而是直接进入内核。而exit和return是标准库函数，进程终止前，会调用终止函数，也会刷新数据到文件中。

因此我们可以把进程终止方式简单总结为:
在这里插入图片描述

图1-进程终止方式

进程启动和退出——atexit函数

下面这种图也证实了exit函数内部调用了_exit函数。

图2-进程的启动和退出过程
在这里插入图片描述

进程的启动和退出过程大概如图2所示：
1．进程在运行时，首先内核会先启动一个例程，这个例程的作用是加载程序运行的参数，环境变量，在内核注册终止函数等这些工作，然后启动例程会调用main函数。

2．main函数调用了exit函数使进程终止退出，在进程终止之前，如果注册了终止函数，那么exit函数会先去依次调用进程终止函数，注册了几个就调用几个，每调用完一个终止函数并返回，调用顺序是以栈的形式来调用，然后调用flush刷新IO缓冲区的数据再返回，最后调用了系统调用_exit或_Exit，然后进程终止退出。

3．值得注意的是main函数也可以通过调用系统调用_exit直接进入内核使进程终止并退出，通过调用系统调用的方式使进程终止的话，并不会调用注册的进程终止函数。也可以通过main函数调用用户函数，然后用户函数调用exit，然后依次调用进程终止函数，再调用标准I/O函数刷新缓冲区，最后调用系统调用_exit使进程终止退出。

4．当然，用户函数也是可以直接通过系统调用_exit()进入内核使进程终止退出的。
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_35733751/article/details/82392918
一个操作系统的实现https://blog.csdn.net/chuanwang66/category_8332297.html
on_exit();
用来注册执行exit()函数前执行的终止处理程序。
函数声明

#include <stdlib.h>
int on_exit(void (*function)(int ， void *)， void *arg);

功能描述
　　on_exit()用来注册终止处理程序，当程序通过调用exit()或从main 中返回时被调用，终止处理程序有两个参数，第一个参数是来自最后一个exit()函数调用中的status，第二个参数是来自on_exit()函数中的arg；
　　同一个函数若注册多次，那它也会被调用多次；
　　当一个子进程是通过调用fork()函数产生时，它将继承父进程的所有终止处理程序。在成功调用exec系列函数后，所有的终止处理程序都会被删除。
返回值

成功返回0，失败返回非0值。

#define _BSD_SOURCE     /* Get on_exit() declaration from <stdlib.h> */
#include <stdlib.h>
#include "tlpi_hdr.h"

#ifdef __linux__        /* Few UNIX implementations have on_exit() */
#define HAVE_ON_EXIT
#endif

static void
atexitFunc1(void)
{
    printf("atexit function 1 called\n");
}

static void
atexitFunc2(void)
{
    printf("atexit function 2 called\n");
}

#ifdef HAVE_ON_EXIT
static void
onexitFunc(int exitStatus, void *arg)
{
    printf("on_exit function called: status=%d, arg=%ld\n",
                exitStatus, (long) arg);
}
#endif

int
main(int argc, char *argv[])
{
#ifdef HAVE_ON_EXIT
    if (on_exit(onexitFunc, (void *) 10) != 0)
        fatal("on_exit 1");
#endif
    if (atexit(atexitFunc1) != 0)
        fatal("atexit 1");
    if (atexit(atexitFunc2) != 0)
        fatal("atexit 2");
#ifdef HAVE_ON_EXIT
    if (on_exit(onexitFunc, (void *) 20) != 0)
        fatal("on_exit 2");
#endif

    exit(2);
}

(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/linux prog$ gcc exit_handlers.c -o exit_handlers error_functions.c curr_time.c get_num.c
(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/linux prog$ ./exit_handlers
on_exit function called: status=2, arg=20
atexit function 2 called
atexit function 1 called
on_exit function called: status=2, arg=10

25.4 fork()、stdio缓冲区以及_exit()之间的交互 445

#include "tlpi_hdr.h"

int
main(int argc, char *argv[])
{
    printf("Hello world\n");
    write(STDOUT_FILENO, "Ciao\n", 5);

    if (fork() == -1)
        errExit("fork");

    /* Both child and parent continue execution here */

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/tlpi-dist/procexec$ make fork_stdio_buf
cc -std=c99 -D_XOPEN_SOURCE=600 -D_DEFAULT_SOURCE -g -I…/lib -pedantic -Wall -W -Wmissing-prototypes -Wno-sign-compare -Wno-unused-parameter fork_stdio_buf.c …/libtlpi.a …/libtlpi.a -lm -o fork_stdio_buf
(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/tlpi-dist/procexec$ ./fork_stdio_buf
Hello world
Ciao
(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/tlpi-dist/procexec$ ./fork_stdio_buf > a
(base) wannian07@wannian07-PC:~/Desktop/std/tlpi-dist/procexec$ cat a
Ciao
Hello world
Hello world

printf() 信息输出了2次，是在进程的用户空间内存维护 stiod 缓冲区的。因此，通过 fork 创建的子进程会复制这些缓冲区。

父子进程调用 exit() 时，会各自刷新 stdio 缓冲区，从而导致重复输出。

可以采用以下2种方法避免：
1.可以在调用 fork 之前，使用 fflush() 来刷新 stdio 缓冲区，作为另外一种选择，使用 setvbuf() 和 setbuf() 来关闭 stdio 流缓冲。
2.子进程可以调用 _exit() 而非 exit()，以便不刷新 stdio 缓冲区。
这一技术例证了更为通用的原则：在创建子进程的应用中，典型情况下仅一个进程(一般为父进程)应通过调用 exit() 终止，而其他进程应调用 _exit()终止，
从而确保一个进程调用退出处理程序刷新 stdio 缓冲区。

write 并未出现2次，是因为 write 会将数据直接传递给内核缓冲区，fork 不会复制这一缓冲区。