进程

在这里插入图片描述

当一个进程正常终止时可以通过int atexit(void(*function)(void))注册进程终止处理函数

PART1——进程相关概念

进程是一个动态的过程，而非一个静态的文件，是程序的一次运行过程，当应用程序被加载到内存中运行之后才能称为一个进程

1.1 进程号

每一个进程都有一个进程号（PID），进程号是一个正数，用于唯一标识一个进程。

在应用程序中可以

通过pid_t getpid(void)来获取进程号
通过pid_t getppidd(void)获取父进程的进程号

1.2 进程环境变量

每一个进程都有一组与其相关的环境变量，这些环境变量是由键值对组成的

在应用程序中可以

通过申明extern char **environ就可以使用environ[]来获取环境变量
通过char *getenv(const char *name)来获取指定环境变量
通过int putenv(char *string)添加环境变量
通过int setenv(const char *name,const char *value,int overwrite)添加或者修改环境变量
- overwrite为0，不修改原有值，非零，则覆盖
通过unsetenv(const char *name)移除环境变量
通过int clearenv(void)清空环境变量

1.3 进程的内存布局

代码段具有只读属性，代码段是可以共享的，即使在多个进程也可以运行同一段程序
初始化数据段已经初始化的全局变量和静态变量，当程序加载到内存中是，从可执行文件中读取这些变量值
未初始化数据段未初始化的全局变量和静态变量，也称为bss段，在程序开始执行之前，系统会将本段的所有内存初始化为0，可执行文件未给bss段分配存储空间，只记录bss段的位置及其所需大小，直到程序运行时，由加载器分配这一段的内存空间
栈函数内部的局部变量以及函数调用所需保存的信息都放在栈区中，函数传递的实参UI及函数的返回值也存放在此
堆可在运行时动态进行内存分配的一块区域
可以通过size+二进制可执行文件来查询文本段、数据段和bss段的段大小

1.4 进程的虚拟地址空间

32位的系统，每个进程的逻辑地址空间为4GB，但是实际的物理地址空间并没有那么大，所以需要通过一个MMU系统来进行地址映射

为什么要用虚拟地址？

内存使用效率低
进程地址空间不隔离
无法确定程序的链接地址
进程与进程、进程与内核之间相互隔离
两个或更过的进程能够共享内存
便于实现内存保护机制
无需关心链接地址

1.5 进程的诞生与终止

1.5.1 诞生

一个进程可以通过 fork()或 vfork()等系统调用创建一个子进程，一个新的进程就此诞生
上图中进程号为 1 的进程便是所有进程的父进程，通常称为 init 进程，它是 Linux 系统启动之后运行的第一个进程，它管理着系统上所有其它进程， init 进程是由内核启动，因此理论上说它没有父进程

1.5.2 终止

正常终止：exit() _exit() _Exit()
异常终止：调用abort异常终止，或者，接收到某些信号导致异常终止
exit()函数和 exit()函数的 status 参数定义了进程的终止状态，父进程可以调用 wait()函数以获取该状态。
exit()函数会比_exit()会多做一些事情，包括执行终止处理函数、刷新 stdio 流缓冲以及调用_exit()，在前面曾提到过，在我们的程序当中，父、子进程不应都使用 exit()终止，只能有一个进程使用 exit()、而另一个则使用_exit()退出，当然一般推荐的是子进程使用_exit()退出、而父进程则使用 exit()退出。

1.6 进程的状态与关系

进程的状态分为：

就绪态
运行态
僵尸态
可中断睡眠状态
暂停态

PART2——创建进程

应用程序可以

通过pid_t fork(void)创建一个新的进程，调用fork函数的进程称为父进程
每个进程都会从fork函数的返回出继续执行，会导致调用fork返回两次值，可以通过返回的两个值来区分子进程（返回值为0）还是父进程（返回值非零），如果返回-1，则创建失败
fork()调用成功后，子进程、父进程各自在自己的进程空间中运行。事实上，子进程是父进程的一个副本，譬如子进程拷贝了父进程的数据段、堆、栈以及继承了父进程打开的文件描述符，父进程与子进程并不共享这些存储空间，这是子进程对父进程相应部分存储空间的完全复制，
执行 fork()之后，每个进程均可修改各自的栈数据以及堆段中的变量，而并不影响另一个进程。
子进程是父进程的一个副本，但是对于程序代码段（文本段）来说，两个进程执行相同的代码段，
代码段是只读的，也就是说父子进程共享代码段，在内存中只存在一份代码段数据。
子进程拷贝了父进程的文件描述符表，使得父、子进程中对应的文件描述符指向了相同的文件表，也意味着父、子进程中对应的文件描述符指向了磁盘中相同的文件，因而这些文件在父、子进程间实现了共享

fork使用场景

父进程希望子进程复制自己（父进程等待客户端的请求，当接收到请求，创建子进程去处理）
一个进程要执行不通的程序（app1中调用app2）

fork之后，父进程和子进程运行的先后顺序是随机的，可以通过信号来阻塞，之后再释放来区分先后

static void sig_handler(int sig)
{
    //deal with signal
}

int main(void)
{   
    struct sigation sig = {0};

    sigset_t wait_mask;

    sigemptyset(&wait_mask);
    sig.sa_handler=sig_handler;
    sig.sa_flags=0;
    if (sigation(SIGUSR1,&sig,NULL))
    {
        perror("error");
        exit(-1);
    }
    
    switch (fork())
    {
    case -1:
        perror("error");
        exit(-1);
    case 0://子进程
        sleep(2);
        kill(getppid(),SIGUSR1);
        _exit(0);
    
    default://父进程
        if (-1 != sigsuspend(&wait_mask))
        {
            exit(-1);
        }
        exit(0);
    }
}

PART3——监视子进程

3.1 wait

应用程序通过调用pid_t wait(int *statue)等待进程的任一子进程终止，同时获取子进程的终止状态信息
调用 wait()函数，如果其所有子进程都还在运行，则 wait()会一直阻塞等待，直到某一个子进程终止；
如果进程调用 wait()，但是该进程并没有子进程，也就意味着该进程并没有需要等待的子进程，那么 wait()将返回错误，也就是返回-1、并且会将 errno 设置为 ECHILD
如果进程调用 wait()之前，它的子进程当中已经有一个或多个子进程已经终止了，那么调用 wait()
也不会阻塞。 wait()函数的作用除了获取子进程的终止状态信息之外，更重要的一点，就是回收子
进程的一些资源