进程控制

（创建、终止，等待，程序替换）

进程创建：
pid_t fork();父子进程，数据独有，代码共享，各有各的地址
pit_t vfork();父进程阻塞，直到子进程exit退出或者程序替换之后（同时运行会出现栈混乱），因为它的父子进程是共用地址
显然vfork创建子进程效率更高，但是fork在实现写时拷贝技术后效率得到大大提升
写时拷贝技术：子进程创建出来后，有自己的虚拟地址，有自己的页表，但是并没有给子进程重新开辟数据的空间进行拷贝，而是等到“写时”–这块空间中的数据即将要发生变化时，给子进程重新开辟，避免了申请空间但子进程不用，而造成的效率降低
终止：main函数return退出（仅限于main，因为main是程序的入口函数，运行完毕就会退出）
坤函数：void exit(int retval) ；系统调用接口 void _exit(int retval)；（不刷新缓冲区，因为对于系统来说就没有缓冲区这个概念，自然就不存在刷新这一说，坤函数是有人编写的，为了提高io效率而设置有缓冲区）
exit(0);return 0;给出的返回值就是进程的返回值

//会创建多少个子进程（main进程不算）
int main(int argc,char* argv[])
{
	fork();
	fork()&&fork()||fork();
	fork();
}

在这里插入图片描述

进程等待：父进程创建子进程后，等待子进程退出，获取退出子进程的退出码释放子进程资源，避免僵尸进程。
操作： int wait(int* status) ； status参数是一个int型空间地址，用于向指定空间存放子进程的退出返回值
wait：阻塞等待任意一个子进程退出，获取返回值，释放资源
int waitpid(pid_t pid,int* status,int options)；
waitpid：可以等待任意一个子进程退出，或者等待指定的子进程退出，并且等待可以阻塞也可以非阻塞。返回值：子进程pid 0–没有子进程；出错返回-1
pid > 0等待指定pid子进程退出； -1表示任意
options ： 0–默认阻塞等待；WNOHANG–设置为非阻塞（当前没有子进程会立即报错返回）
进程的退出码：status
status总共四个字节，实际的退出码保存在低16位的高8位部分，进程异常退出信号值保存在低7位
程序替换：替换一个进程正在调度管理的程序（让一个已有pcb调度管理一个新的程序运行）
实现：通过exec函数族（execl，execlp，execle，execv，execvp，execve），将新程序加载到内存中，修改当前pcb的页表映射信息，初始化虚拟地址空间，这时候pcb将调度新的程序运行
阻塞操作简单，但是对资源利用率较低
非阻塞操作复杂一些（通常要循环操作），资源利用率高
在合适的时候采用

#include<stdio.h>                                                                                                 
  2 #include<unistd.h>
  3 #include<sys/types.h>
  4 #include<sys/wait.h>
  5 #include<stdlib.h>
  6 int main()
  7 {
  8   pid_t ret=fork();
  9   if(ret<0)
 10     perror("fork error");
 11   else if(ret==0)
 12   {
 13     printf("i am child process;pid:%d   ppid:%d\n",getpid(),getppid());
 14     printf("3秒后退出");
 15     sleep(3);
 16     exit(100);//设置退出码为100
 17   }
 18   printf("父进程;pid:%d\n",getpid());
 19   int status=0;
 20   pid_t st=wait(&status);
 21   if((status&0x7f)==0)//异常退出值，存在第七位，为0表示正常退出，!0为异常退出
 22     printf("等待成功，子进程pid：%d,状态信息：status=%d，退出码是：%d\n",st,status,(status>>8&0xff));
 23   else
 24     printf("子进程异常退出\n");
 25   return 0;
 26 }

程序替换：加载一个新的程序到内存中，将指定的进程的pcb页表映射信息进行修改，让其调度管理新的程序运行。
操作接口：
** int execve(char* path,char* argv[],char* env[]) **
功能：将path这个路径名所指定的程序加载到内存中，然后让当前进程调度管理这个程序的运行额，而程序运行有可能会有运行参数（argv）和环境变量（env）
返回值：失败返回-1 ；替换成功没有返回值（因为替换成功就运行新的程序了）

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
int main()
{
  int a=0;
  a++;
  //execl("/usr/bin/ls","ls","-la",NULL);//可变参数列表，要以null结尾
  //execlp("ls","ls","-lh",NULL);//不需要给path路径，但要在PATH中能找到
  extern char** environ;
  //execle("/usr/bin/pwd","/usr/bin/pwd",NULL,NULL);//可变参数列表以NULL结尾，组织变量设为NULL
  char* argv[10]={NULL};
  argv[0]="/usr/bin/tree";
  //argv[1]="NULL";
  execve("/usr/bin/tree",argv,environ);//系统接口，其他都是C语言对系统调用接口的封装
  printf("%s",strerror(errno));
  printf("%d\n",a++);
  return 0;
}

shell是一个软件，命令行解释器，捕捉用户的输入，了解用户想要什么，执行对应的shell指令程序，起到用户和内核之间的沟通桥梁

用程序替换实现简单shell（minshell），这个代码还有许多可升级的地方，比如它无法删除，如果输入错误，那么只能让它出错，一次下次重输，没有保存之前输入的指令，仅仅只是简单通过字符串接收指令，通过程序替换执行

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/wait.h>
#include<string.h>
/*
 * 模拟实现shell，运用程序替换
 * */
int main()
{ 
  while(1)
  {
    printf("【user%host ~ 】$ ");
    fflush(stdout);

    char cmd[1024]={0};
    fgets(cmd,1023,stdin);
    cmd[strlen(cmd)-1]='\0';

    int argc=0;
    char*argv[32]={NULL};
    char* ptr=cmd;
    argv[argc++]=strtok(cmd," ");//字符串分割
    while((argv[argc]=strtok(NULL," "))!=NULL){
       argc++;
    }
    if(strcmp(argv[0],"cd")==0){
      chdir(argv[1]);
      continue;
    }

    pid_t child_pid=fork();
    if(child_pid<0){
      perror("fork error");
      continue;
    }
    else if(child_pid==0)
    {
      execvp(argv[0],argv);
      perror("execvp error");
      exit(-1);
    }
    wait(NULL);
  }
  return 0;
}