C语言进程

什么是进程
什么是程序
一组可以被计算机直接识别的有序指令的集合。
通俗讲：C语言编译后生成的可执行文件就是一个程序。

那么程序是静态还是动态的？
程序是可以被存储在磁盘上的，所以程序是静态的。

那什么是进程

进程是程序的执行过程，是动态的，随着程序的使用被创建，随着程序的结束而消亡。
可以说进程是一个独立的可调度的任务。
进程是系统调度的独立任务。
进程是程序执行的独立任务。
进程是资源(内存资源)管理的最小任务。
一个程序可以只有一个进程，此时正在运行的这个程序也叫进程。
一个程序也可以有多个进程，此时正在运行的这个程序有多个进程动态执行。
所以说进程可以是程序，但程序不一定是进程。

注意：每一个程序运行时，操作系统分配给进程的是虚拟内存，意味着每一个进程所使用的空间都是虚拟内存，虚拟内存会被单元管理模块(MMU)映射到物理内存上，如何映射是操作系统关心的事情，程序开发者不用关心。

时间片
进程有多个，而CPU只有一个，假设该CPU是单核的，那么在某一时刻CPU只能处理一个进程，但是不能一直去处理这个进程，得多个进程之间轮流处理，给用户感觉这些进程在同时进行，而CPU处理一个进程的时间段即时间片。时间片是约定好CPU处理一个进程的时间段。

进程的类型

交互进程：完成人机交互的进程，比如shell
批处理进程：比如gcc的四步流程
守护进程：开机自启动，关机自动关闭（后台运行）
进程的状态

就绪状态：具备运行条件，等待处理器运行的进程。
当进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后，只要再获得CPU，便可立即执行，进程这时的状态称为就绪状态。在一个系统中处于就绪状态的进程可能有多个，通常将它们排成一个队列，称为就绪队列。
运行状态：处理器正在运行的进程。
等待状态：又称阻塞态或睡眠态，指进程不具备运行条件，正在等待某个时间完成的状态。
也称为等待或睡眠状态，一个进程正在等待某一事件发生（例如请求I/O而等待I/O完成等）而暂时停止运行，这时即使把处理机分配给进程也无法运行，故称该进程处于阻塞状态。
死亡状态：运行结束的进程。
进程的模式

终端：内核发送的信号。
系统调用：调用操作系统提供给用户来访问硬件的一组接口。

进程三态模型
运行态→等待态：等待使用资源；如等待外设传输；等待人工干预。
等待态→就绪态：资源得到满足；如外设传输结束；人工干预完成。
运行态→就绪态：运行时间片到；出现有更高优先权进程。
就绪态—→运行态：CPU 空闲时选择一个就绪进程。

孤儿进程
指父进程先于子进程退出，此时子进程称为孤儿进程。但是该进程会被pid为1的init进程收养。

僵尸进程
指子进程先于父进程退出并且没有被父进程回收子进程的资源。此时子进程就会变成僵尸进程。僵尸进程会造成浪费空间、资源泄露等问题。

进程的相关系统调用

创建进程

每个进程都由父进程创建。
通过系统调用函数 fork() 实现进程创建。

fork()

头文件：<sys/types.h> <unistd.h>
函数原型：pid_t fork();
返回值：PID，进程ID号。返回 0 表示子进程，返回-1失败，返回大于0的整数表示创建进程的PID。
可以通过getpid()来获取当前运行的进程ID，通过getppid()获取当前进程的父进程ID。

wait()

头文件：<sys/wait.h><sys/types.h>
函数原型：pid_t wait(int* status) status为空时表示忽略子进程退出时的状态，不为空表示保存子进程退出时的状态。
返回值：成功返回子进程的PID，失败返回-1
使进程进入阻塞状态。
直到任意子进程结束或者该进程接收到信号为止。
如果该进程没有子进程，或子进程已经结束。wait()会立即返回。
此函数时进程阻塞时父进程什么也不干。
该函数可以获取子进程终止使的退出状态。

waitpid()

函数原型：pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options)

入参：pid

pid 传-1时等待任意子进程与wait功能一样。
pid 传0时等待其组ID等于调用进程的组ID的任意子进程。
pid 传小于-1时等待其组ID等于PID的绝对值的任意子进程。
入参：status 同wait

status 通过WIFEXITED宏来测验子进程正常退出返回true，否则返回false

status 通过WEXITSTATUS宏来查看退出状态值。

return exit() _exit() 在WIFEXITED看来都算正常退出

入参：options

传0 同wait 阻塞父进程
传WNOHANG：若由PID指定的子进程并不立即可用，则waitpid不会被阻塞，此时返回值为0，子进程结束时返回子进程PID
返回值：正常返回结束的子进程PID，-1失败，

功能与wait类似。

可以指定等待某个子进程以及等待方式（阻塞或非阻塞）

wait和waitpid都可以实现对子进程资源的回收

exit(int status)
status:退出状态。
使进程终止，并清空缓冲区。

_exit(int status)
使进程终止，但是不会清空缓冲区。

Exec函数族

以exec开头的一系列函数
该族函数提供了在一个进程中执行新的进程
通过fork开启的子进程中拥有与父进程相同的代码，但是开辟了新的空间，这么做实际意义不大。所以exec族函数可以对fork创建的子进程进行代码替换，只保留PID不变，这就实现了在一个进程中产生了新的进程。

参数	意义
l(list)	参数地址列表，以空指针结尾
v(vector)	存有各参数地址的指针数组的地址
p(path)	按 PATH 环境变量指定的目录搜索可执行文件
e(environment)	存有环境变量字符串地址的指针数组的地址