进程控制

进程创建

程序在执行的过程中，可能会创建多个进程，创建进程称为父进程，新的进程称为子进程，每个新的进程也可以创建其他进程，从而形成进程树

大多数操作系统（UNIX,Linux,Windows） 对进程的识别采用的唯一的进程标识符，每个进程都有一个唯一的pid 他可以用作索引，以便访问内核中的进程的各种属性

这是一个典型的Linux 的进程树，进程init 是作为所有的用户进程的父进程，一旦系统启动，他就可以创建各种用户进程，

一般来说，当一个进程创建子进程时，该进程会需要一定的资源（CPU 时间、内存、文件、I/O 设备）来完成任务，子进程可以从操作系统哪里直接获得资源，也可以只从父进程哪里获得资源子集，父进程可能在子进程间分配资源，（如内存或文件）限制子进程只能使用父进程的资源，可以防止创建过多进程，导致系统超载。

当进程创建新的进程时，会有两种执行可能：

• 父进程和子进程并发执行
• 父进程阻塞，等待某个子进程或者所有子进程执行完

子进程的地址空间也有两种可能:

• 子进程时父进程的复制品（他与父进程有同样的数据和程序）

• 子进程的加载另外一个进程

在一个程序调用系统调用fork() 后，子进程的地址空间会复制父进程的地址空间（此处也会用到虚拟内存的写时拷贝），这种机制允许父子进程间的轻松通信

父子进程都会执行fork() 之后的指令，唯一不同的是，子进程fork()的返回值为0，父进程则为非0.

在调用fork()以后，有个进程调用了exec(),以用新的程序来取代进程的地址空间，系统调用exec()加载二进制文件文件到内存中（破坏了包含系统调用的原来的内存内容）并进行执行，采用这种方法，这两个进程能互相通信

父进程在调用系统调用wait()能把自己移出就绪队列到阻塞队列中，从就绪态到阻塞态，直到子进程结束。

进程的终止

当进程完成指向的最终语句并且通过系统调用exit() 请求操作系统删除自身时，进程终止

此时，进程可以返回状态值 到父进程（通过系统调用wait）。所有的进程资源，如物理和虚拟内存、打开的文件和I/O缓存区等，会由操作系统释放。

• 如果终止子进程，则父进程需要知道这些子进程的的标识符，因此，当一个进程创建子进程时，则该子进程的标识符需要传递给父进程。父进程会将其存储到他的进程控制块中。

父进程终止子进程的方式有很多 比如：

• 子进程使用了超过他所分配到的一些资源。 这要求父进程有一个检查其子进程的状态的机制。

• 分配给子进程的任务已不再需要。

• 父进程退出，如果父进程终止，那么操作系统不允许子进程继续

  有的系统不允许，子进程在父进程终止的情况下继续存在,对于这类系统， 如果一个进程终止（正常或不正常）。那么它的所有子进程也被终止。这种现象，称为 级联终止,通常是由操作系统进行的。

wait()和waitpd()

1、wait的工作原理

（1）子进程结束时，系统向其父进程发送SIGCHILD信号

（2）父进程调用wait函数后阻塞

（3）父进程被SIGCHILD信号唤醒，然后去回收僵尸子进程

（4）父子进程之间是异步的，SIGCHILD信号机制就是为了解决父子进程之间的异步通信问题，让父进程可以及时的去回收僵尸子进程

（5）若父进程没有任何子进程则wait返回错误

2、参数解读

（1）wait的参数status。

• status用来返回子进程结束时的状态，父进程通过wait得到status后就可以知道子进程的一些结束状态信息。

（2）wait的返回值pid_t。

• 这个返回值就是本次wait回收的子进程的PID。当前进程有可能有多个子进程，wait函数阻塞直到其中一个子进程结束wait就会返回，wait的返回值就可以用来判断到底是哪一个子进程本次被回收了。

（3）小结：wait主要是用来回收子进程资源，回收同时还可以得知被回收子进程的pid和退出状态。

（4）WIFEXITED、 WIFSIGNALED、 WEXITSTATUS这几个宏用来获取子进程的退出状态。

• WIFEXITED宏用来判断子进程是否正常终止（return、exit、_exit退出）。
• WIFSIGNALED宏用来判断子进程是否非正常终止（被信号所终止）。
• WEXITSTATUS宏用来得到正常终止情况下的进程返回值。

4、wait和waitpd差别

（1）基本功能一样，都是用来回收子进程的

（2）waitpid可以回收指定PID的子进程

（3）waitpid可以阻塞或者非阻塞两种工作模式

原文链接：https://blog.csdn.net/xuw_xy/article/details/105793619

僵尸进程

当一个进程终止时，操作系统会释放其资源。不过他位于进程表中的信息还是在的，直到父进程调用wait(),这是因为进程表中包含了进程的退出状态。

当一个进程终止，但是其父进程没有调用wait(),这样的进程称为僵尸进程

一旦父进程调用了wait(),僵尸进程的进程标识符和他在父进程进程表中的信息就会释放

原因可见上文中，对于wait()解读 转载部分

孤儿进程

如果父进程没有调用wait()就终止了，以致于子进程成为了孤儿进程。

Linux和UNIX 对于这种情况的处理是：

• 进程init定期调用wait()，以便于收集任何孤儿进程的退出状态，并释放孤儿进程的进程标识符和进程表中的信息。