- fork函数
- fork函数初识
- fork返回值问题
- fork常规用法
- 写时拷贝
- 进程退出
- 进程退出码
- 进程退出场景
- 进程如何退出
- 进程等待
- 僵尸进程
- 进程等待的方法
fork函数
fork函数初识
在linux中fork函数时非常重要的函数，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程。
进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做：
- 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内容拷贝至子进程
- 添加子进程到系统进程列表当中
- fork返回，开始调度器调度
当一个进程调用fork之后，就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。但每个进程都将可以开始它们自己的旅程
fork返回值问题
- 子进程返回0，
- 父进程返回的是子进程的pid
- 如何理解fork函数有两个返回值问题？
我们常说在fork函数之后就有两个执行流其实不太严谨，其实在fork函数内部就已经有两个执行流了。
-
如何理解fork返回之后，给父进程返回子进程的pid，给子进程返回0？
我们可以这么理解，在生活中我们父亲与孩子的关系是 1 ：n的关系（n>=1），任何一个人只有一个父亲，但是一个父亲可以有多个儿子，所以孩子找父亲具有唯一性。这也是我们要给父进程返回子进程的pid，是为了父进程更好的找到子进程 -
如何理解同一个id值，怎么可能会保存两个不同的值，让if 、else if同时执行？
pid_t id = fork();
我们返回的本质就是写入，所以说谁先返回，谁就写入id值，因为进程具有独立性，所以此时会发生写时拷贝。此时也就会出现同一个id，它的地址是一样的，但是内容不一样。
fork常规用法
一个父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段。例如，父进程等待客户端请求，生成子
进程来处理请求。
一个进程要执行一个不同的程序。例如子进程从fork返回后，调用exec函数。
fork调用失败的原因：
- 系统中有太多的进程
- 实际用户的进程数超过了限制
写时拷贝
通常，父子代码共享，父子再不写入时，数据也是共享的，当任意一方试图写入，便以写时拷贝的方式各自一份副本。具体见下图
进程退出
进程退出码
查看进程退出码：
echo $?
- ./Test ： 运行一个进程
- echo $? ：永远记录最近一个进程在命令行中执行完毕时对应的退出码
我们运行程序发现第一次退出码是1，然后重复命令echo $? 退出码变成0，是因为echo本身就是一个进程，进程正常运行完以后返回0.
如何设定main函数返回值呢?
如果不关心进程退出码，return 0就行
如果未来我们是要关心进程退出码的时候，要返回特定的数据表明特定的错误进程退出的时候，对应的退出码标定进程执行的结果是否正确， 退出码的意义:0: success，!0:标识失败，!0具体是几，标识不同的错误
这个退出码就跟考试成绩一样，你考了100分你爸不会问你为什么，而你考了30分你爸就会问你为什么只考了30分，如果是正确的返回0就行，但是如果你代码出错了，可能有多种错误情况，返回的也就不尽相同。
系统的退出码及各自对应的含义：
strerror(i);
进程退出场景
- 代码运行完毕，结果正确 – return 0；
- 代码运行完毕，结果不正确 – return !0 （退出码这个时候起作用）
- 代码没跑完，程序异常了，退出码无意义
比如你考试作弊被抓住了，那么你的考试成绩无论是多少分都是无意义的。
进程如何退出
- main函数return返回
- 任意地方调用exit(i)返回（不管在哪里只要调用了exit就直接终止该进程了）
- _exit(i);
exit函数这边过2秒才会打印而不是打印了再过2秒，是因为我们printf函数没有写‘\n’数据还在缓冲区。
- exit是库函数，终止进程，会主动刷新缓冲区
- _exit是系统调用，终止进程，不会刷新缓存区
缓冲区在哪？在用户级的缓冲区
进程等待
僵尸进程
进程等待必要性
- 之前讲过，子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成‘僵尸进程’的问题，进而造成内存泄漏。
- 另外，进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的kill -9 也无能为力，因为谁也没有办法
杀死一个已经死去的进程。 - 最后，父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。如，子进程运行完成，结果对还是不对，
或者是否正常退出。 - 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
进程等待的方法
1. wait方法：
我们通过下面代码和循环打印pid的脚本来解释wait方法：
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);
返回值：
成功返回被等待进程pid，失败返回-1。
参数：
输出型参数，获取子进程退出状态,不关心则可以设置成为NULL
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <unistd.h>
4 #include <sys/types.h>
5 #include <sys/wait.h>
6 int main()
7 {
8
9 pid_t id = fork();
10 if(id == 0)
11 {
12 //子进程
13 int cnt = 5;
14 while(cnt)
15 {
16 printf("我是子进程: %d, 父进程: %d, cnt: %d\n", getpid(), getppid(), cnt--);
17 sleep(1);
18 }
19 exit(0);//子进程退出
20 }
21 //父进程
22 sleep(8);
23 pid_t ret = wait(NULL);
24 if(id>0)
25 {
26 printf("wait sucess:%d\n",ret);
27 }
28 sleep(5);
29 return 0;
30}
//循环打印进程信息
while :; do ps axj | head -1 && ps axj | grep mytest | grep -v grep;sleep 1;done
代码主要逻辑：创建子进程，然后子进程先自己打印5秒，然后直接exit退出，这时候子进程就进入了僵尸状态，而父进程从一开始就睡眠8秒，当父进程睡眠完以后通过wait回收子进程资源，成功就打印“wait sucess”，这个时候子进程就退出僵尸状态，最后父进程再睡眠5秒然后父进程终止。
2. waitpid方法：
我们通过下面代码来解释waitpid方法：
pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
返回值：
当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0；
如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；
参数：
pid：
Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。
Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。
status:
//宏
WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）
options:
WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进
程的ID。
这样使用是错误的：
printf("wait success: %d, status:%d\n", ret,status);
打印结果：
原因是：
我们的退出场景为以下三种情况：
- 运行完
1.代码完，结果对
2.代码完，结果不对 - 异常
代码没跑完，出异常了
获取子进程status：
- wait和waitpid，都有一个status参数，该参数是一个输出型参数，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信息。
- 否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程。
- status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下图（只研究status低16比特
位）：
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <unistd.h>
4 #include <sys/types.h>
5 #include <sys/wait.h>
6
7
8 int main()
9 {
10 pid_t id = fork();
11 if(id == 0)
12 {
13 //子进程
14 int cnt=5;
15 while(cnt)
16 {
17 printf("我是子进程: %d, 父进程: %d, cnt: %d\n", getpid(), getppid(), cnt--);
18 sleep(1);
19 }
20 exit(15); //进程退出
21 }
22 // 父进程
23 int status = 0; // 不是被整体使用的，有自己的位图结构
24 pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);
25 if(id > 0)
26 {
27 printf("wait success: %d, sig number: %d, child exit code: %d\n", ret, (status & 0x7F), (status>>8) & 0xFF);
28 }
29
30 sleep(5);
31 return 0;
32 }
(status & 0x7F) 前7位
(status>>8) & 0xFF)第8-16位
运行结果：
我们写一个空指针解引用：
//查看异常信息
kill -l
我们将循环调整大一点，使用 kill 命令对子进程：
僵尸进程：
进程进入僵尸状态后它的代码和数据因为程序结束了，所以都不需要了，但是它的退出码和退出信号都会保留在PCB中，PCB不会被删除
我们也可以不使用status，使用宏：
- WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）
- WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）
if(ret > 0)
{
// 是否正常退出
if(WIFEXITED(status))
{
// 判断子进程运行结果是否ok
printf("exit code: %d\n", WEXITSTATUS(status));
}
else{
//TODO异常
printf("child exit not normal!\n");
}
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