【Linux】进程创建（fork函数）及其等待与退出

进程创建

进程是把该程序运行起来加载到内存，受OS控制，建立PCB，OS把PCB管理好就是把进程管理好。
以fork为例：

fork函数

在Linux中fork函数是非常重要的函数，会创建子进程，原进程是父进程。
子进程返回0，父进程返回子进程id。
进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做以下动作：

  • 分配新的内存块和内核数据给子进程；

  • 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；

当一个进程调度用fork之后，就是两个二进制代码相同的进程。而且他们都运行到相同的地方。但每次进程都将可以开始他们自己的进程。

int main(){pid_t pid;printf("Before: pid is %d\n",getpid());if((pid = fork()) == -1)perror("fork()"),exit(1);printf("After:pid is %d,fork return %d\n",getpid(),pid);sleep(1);return 0;}

这里输出3行，一行before，两行After。进程5643先打印before消息，然后又打印after，另一个after消息由5644打印。但5644没有打印after，证明：
fork之后父进程独立执行，fork之后，父子两个执行流分别执行。注意：fork之后，谁先执行完全由调度器决定。
fork之后，父子进程代码共享，数据以写时拷贝的方式各自私有一份。

fork常规用法

  • 父子进程执行不同的代码；

  • 一个进程要执行一个不同的程序。

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

进程终止

进程退出场景

  • 代码运行完毕，结果正确

  • 代码运行完毕，结果不正确

  • 代码异常终止

进程退出的方法

  • 从main中返回

  • 调用exit

  • _exit

异常退出：ctrl+从，信号终止

_exit：终止进程，数据清空；
exit：终止进程，数据不清空；
return退出：从main函数返回

进程等待

进程等待的必要性

子进程退出，父进程不管不顾，就可能造成“僵尸进程”的问题，进而造成内存泄露；
进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，kill -9也无能为力；
父进程派给子进程的任务完成如何，我们需要知道；
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
wait方法

成功返回被等待进程pid，失败返回-1；

waitpid方法

pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options);
返回值：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；
如果调用出错，返回-1，这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在。
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:
WIFEXITED(status）:若为正常终止子进程返回的状态，则为真。
WEXITSTATUS(status）:若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。
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。

如果子进程已经退出，调用wait/waitpid时，wait/waitpid会立刻返回并释放资源，获得子进程信息；
如果在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在并还没有退出时，进程可能阻塞；
若不存在子进程，立即出错返回。

获取子进程的status

status是一个参数，是一个输出型参数，由操作系统填充，wait和waitpid都存在；
若参数为NULL，表示不关心子进程的退出状态，否则，OS根据该参数，将子进程的退出信息返回给父进程；
status可以当做位图来看：只研究低16比特位

正常终止：8-15位是退出状态；
被信号杀死：看低8位，查看终止信号。
测试代码：（正常终止与信号kill）

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/wait.h>#include <error.h> int main() {     pid_t id = fork();      if(id < 0)       {          perror("fork");          exit(1);       }      if(id == 0)      {          printf("I am child...\n");          sleep(20);          exit(10);      }      else      {          int st;          int ret = wait(&st);          if(ret > 0 && (st & 0x7F) == 0)          {               //正常终止              printf("child exit code:%d\n",(st >> 8)&0x7F);          }          else if(ret > 0)          {              //异常退出              printf("sig code:%d\n",st&0x7F);          }      }  }

正常终止，等20秒后

异常终止：

示例：

int status;

pid_t t = fork();
if(t){
    waitpid(t, &status, 0);
}else{
    system("vi temp.txt");
    exit(0);
}
//父进程和子进程均执行完毕后继续执行下去
分析过程：
if 和 else 还是选择分支。 
主要的原因是，fork() 函数调用一次，返回两次。两次返回的区别是：子进程的返回值是0，父进程返回值为新子进程的进程ID。返回后，父进程执行waitpid(t, &status, 0)等待子进程结束，而子进程进入另一个分支执行system("vi temp.txt");exit(0);，父子间并不冲突，可以形容这段代码父进程与子进程都执行了一次判断
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