索引
- fork+父子进程在理解
- 进程控制
- 1.进程终止
- 2.进程等待
- 3.获取进程状态Status
fork+父子进程在理解
fork之后，内核做了什么？
- 将分配新的内存块和内核数据结构给子进程
- 将父进程部分数据结构拷贝至子进程
- 添加子进程到系统列表中
- fork返回开始调度器调度
fork父子进程共享所有的代码 != 子进程执行的后续代码，子进程执行的代码只能从fork之后开始，cpu读取指令时一般直接向eip寄存器要，然后eip中存储的指令++，指向下一条执行指令，而fork之后eip寄存器此时存储的是下一条指令，子进程拷贝父进程的eip，因此便只能从fork之后的代码执行了
#include<stdio.h>
2 #include<unistd.h>
3 int main()
4 {
5 printf("我是一个进程：pid: %d\n",getpid());
6 fork();
7 printf("我依旧是一个进程：pid：%d\n",getpid());
8 return 0;
9
10 }
从上述看出，foek之后父子进程共享代码，但也是只从fork之后子进程才会执行代码，由于进程具有独立性，代码和数据都必须独立，所以此时父子进程共享的代码只能读取，那么如果有一个进程非要修改数据呢？
此时父子进程会发生写实拷贝解决问题，刚开始父子进程的代码和数据都是只读的，但是发生写实拷贝之后，代码还是只读，但是此时可以写入数据，写实拷贝只是拷贝被写入的数据，没有写入的数据父子进程照样共享
为什么要写实拷贝？直接在创建子进程的时候，将数据分开不行吗？
- 父进程的数据，子进程不一定全用，即便全用，也不一定全部写入 ----浪费资源
- 最理想的情况，只有会被父子修改的数据，进行分离拷贝，不需要修改共享 ------技术上实现复杂（因为代码要被编译才能知道哪些数据是被写入的，哪些数据是没有被写入的）
- 如果fork之后就无脑拷贝给子进程，会增加fork的成本
fork调用失败可能原因
- 系统中有太多的进程
- 实际用户的进程数超过了限制
进程控制
1.进程终止
常见进程退出有三种情况：
1.代码跑完，结果正确
2.代码跑完，结果不正确
3.代码没跑完，程序异常了
在C/C++中在main函数最后都会有return 0；其实无脑return 0是不正确的行为，应该是return X，其中X表示进程退出码表征进程退出信息，进程的退出信息在将来进程退出的时候给父进程读取的，可以参考一下C语言中默认的错误码描述
可以用echo $?查看进程退出码
1 #include<stdio.h>
2 #include<unistd.h>
3 #include<stdlib.h>
4 #include<string.h>
5 int main()
6 {
7
8 for(int i = 0; i < 100; i++){
9 printf("%d: %s\n",i,strerror(i));
10 }
11 printf("\n");
12 return 123;
echo虽然是一个内置命令不会生成子进程，但还是将其看做一个运行成功的程序，图中第一个echo $?表示的是我们自己的程序，此时退出码是123，第二个echo $?表示的是上一个命令echo本身的退出情况。
进程正常退出时:
1.从main返回
2.调用exit（系统调用）
3_exit
#include <unistd.h>
void _exit(int status);
status：定义了进程的终止状态
其中父进程通过wiat来获取状态
其中，status虽然是int，但是仅仅是有低八位可以被父进程使用，
所以如果exit(-1),在终端执行$?发现返回的是255
10 printf("测试_exit函数\n");
11 _exit(321);
12 return 0;
还有一个函数与_exit相似，exit
#include <unistd.h>
void exit(int status);
exit最后也会调用_exit,只是在调用—_exit之前还做了其他工作
1.执行用户定义的清理函数
2.关闭所有打开的柳，所有的缓存数据均被写入
3.调用_exit
exit终止进程，刷新缓冲区，一秒钟之后消息被打印出来了，但是调用_exit的函数会直接终止进程，不会有任何刷新操作，所以一秒之后消息没有被刷新出来
关于进程终止，内核做了什么？
进程状态是Z的时候，父进程读取退出码信息后，将状态设置成X后释放代码和数据，其中操作系统会自己形成一个链表，将废弃的内核结构放在链表之中，当有新的进程形成内核数据结构时节省了开辟空间所需要的时间，直接将内核数据结构初始化即可。
2.进程等待
什么是进程等待？
进程等待是指一个进程暂停自己的执行，等待另一个进程执行完毕或发送信号给它，然后再继续执行，通常情况下，父进程会等待子进程完成，以确保子进程的结果能够被正确处理
为什么要进行进程等待？
- 子进程退出，如果父进程如果没有及时获取退出状态信息，该子进程的文件描述符和其他资源可能一直保留，经常造成内存泄漏
- 父进程再给子进程派发任务时，我们需要知道子进程运行完成后结果是对还是不对，是否是正常退出
- 父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息
如何进行进程等待
wait方法
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);
参数：输出型参数，获取子进程的退出状态，不关心则可以设置成null
返回值：成功则返回被等待进程的pid，失败返回-1
16 while(1)
17 {
18
19 printf("我是子进程，我正在运行，我的pid: %d\n",getpid() );
20 sleep(1);
21 flag++;
22 if(flag == 5){
23 exit(0);
24 }
25
26 }
27 }
28 else
29 {
30 printf("我是父进程pid: %d,，准备等待子进程！\n",getpid()) ;
31 sleep(10);
32 pid_t ret = wait(NULL);
33 if(ret < 0) {
34 printf("等待失败!\n");
35 }else {
36 printf("等待成功：result: %d\n",ret);
37 }
38 sleep(20);
39
40 }
41 return 0;
42 }
此时等待成功，原本父子进程的状态都是S，然后子进程变成Z，子进程退出之后就被回收，然后父进程接着运行
如果子进程不退出的话，那么父进程的代码会一直堵在wait()函数部分，因为wait默认是阻塞式等待，只要wait没有等到进程退出，就会一直卡在那。
waitpid方法
pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
参数：
1.pid：
1、pid = -1，等待任意一个子进程，与wait等效
2、pid > 0,等其进程ID与pid相等的子进程
2.status：
输出型参数，由操作系统填充
如果传递NULL表示不关心子进程的退出状态
3.options:
1、WNOHANG:若pid指定的子进程没有结束，
则waitpid()函数返回0，不予等待，
2、若正常结束，则返回该子进程的id
（如果加了这个参数就不是阻塞式等待了，就是非阻塞式等待）
返回值：
1.当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程id
2.如果设置了选项WNOHANG，而调用中waitpid发现没有退
出的子进程可以收集，则返回0、
3.如果调用中出错，则返回-1，此时errno会被设置成相应的值以指示错误
8 int main()
9 {
10
11 pid_t id = fork();
12 if(id == 0)
13 {
14 int flag = 1;
15 //child
16 while(1)
17 {
18
19 printf("我是子进程，我正在运行，我的pid: %d\n",getpid() );
20 sleep(1);
21 flag++;
22 if(flag == 5){
23 break;
24 }
25
26 }
27 exit(12);
28 }
29 else
30 {
31 int status = 0;
32
33 printf("我是父进程pid: %d,，准备等待子进程！\n",getpid()) ;
34 sleep(1);
35 // pid_t ret = wait(NULL);
36 // pid_t ret = waitpid(id,&status,0);
37 pid_t ret = waitpid(id,&status,WNOHANG);
38 if(ret < 0) {
39 printf("等待失败!\n");
40 }else {
41 printf("等待成功：result: %d\n",ret);
42 }
43
44 sleep(2);
45 }
46 return 0;
}
此时是非阻塞式等待，父进程运行到waitpid（）时，子进程还未退出，当父进程运行完自己代码的时候，直接退出，子进程变成了孤儿进程，此时子进程会托管给1号进程也就是bash。
3.获取进程状态Status
先了解一下什么是信号
在Linux中，信号是一种用于进程间通信的机制，信号可以被一个进程发送给另一个进程，用于通知或中断目标进程的执行。
在Linux中kill命令用于向指定进程发送信号，从而控制进程的行为和状态
语法格式：
kill [signal] PID
signal：信号编号
PID：进程的PID
wait/waitpid都有一个status参数，但是其不能当做一个简单的整形看待，当做位图看待，（只研究status低16比特位的情况）；
8 int main()
9 {
10
11 pid_t id = fork();
12 if(id == 0)
13 {
14 int flag = 1;
15 //child
16 while(1)
17 {
18
19 printf("我是子进程，我正在运行，我的pid: %d\n",getpid() );
20 sleep(1);
21 flag++;
22 /* if(flag == 5){
23 break;
24 }*/
25
26 }
27 // exit(12);
28 }
29 else
30 {
31 int status = 0;
32
33 printf("我是父进程pid: %d,，准备等待子进程！\n",getpid()) ;
34
35 // pid_t ret = wait(NULL);
36 // pid_t ret = waitpid(id,&status,0);
37 pid_t ret = waitpid(id,&status,0);
38 if(ret > 0){
39 printf("wait success,ret : %d,我所等待的子进程的退出> 码 ：%d,退出信号是 :%d\n",\
40 ret,(status>>8)&0xFF,status&0xFF);
41 }
49 }
50 return 0;
51 }
上述代码子进程一直循环，父进程阻塞式等待，用kill-9杀死子进程，此时父进程收到的退出码为0，退出信号为9
LInux中还可以用宏来表示status输出型参数
Linux中还也可以用 WEXITSTATUS(status)宏表示进程的退出码
WIFEXITED(status)：表示进程是否正常退出
WIFSIGNALED(status)：非0表示被信号终止
WTERMSIG(status)：获取终止信号的编号
总结：
退出码表示的是有没有跑完，结果对不对
退出信号表示的进程是否异常，进程一旦异常，我们只需要关心退出信号即可，关心退出码没有任何意义
