文件

一般CPU都是以"页"为单位来分配内存空间的，每一个页都是实际物理内存的一个映像，像INTEL的CPU，其一页在通常情况下是4086字节大小，而无论是数据段还是堆栈段都是由许多"页"构成的，fork函数复制这两个段，只是"逻辑"上的，并非"物理"上的，也就是说，实际执行fork时，物理空间上两个进程的数据段和堆栈段都还是共享着的，当有一个进程写了某个数据时，这时两个进程之间的数据才有了区别，系统就将有区别的"页"从物理上也分开。系统在空间上的开销就可以达到最小

多进程中，每个进程维护一个文件描述表，指向系统维护的打开文件表，而打开文件表指向文件系统i-node表。打开文件表项记录着文件的读写位置。一般情况下，open操作新建一个文件描述表项和对应的打开文件表项。
特殊情况：

同一进程打开同一文件两次，也会新建两个描述符和两个打开文件表项目。
使用dup函数时，会新建描述符并指向旧的打开文件表项，并使打开文件表项的引用次数加1
子进程会复制父进程的描述表，fork之后父子进程分别open，和多进程一般情况一样。
fork之前open, 各自的描述项指向同一打开文件表项，文件表项的引用次数加1
需要注意的是：如果想要释放这个打开文件表项，也必须父子进程都close一次描述表项才会释放，如果不close，进程退出的时候会自动close掉所有的文件描述符。

管道

基本用法：

这对套接字可以用于全双工通信，每一个套接字既可以读也可以写。例如，可以往sv[0]中写，从sv[1]中读；或者从sv[1]中写，从sv[0]中读；
如果往一个套接字(如sv[0])中写入后，再从该套接字读时会阻塞，只能在另一个套接字中(sv[1])上读成功；
读、写操作可以位于同一个进程，也可以分别位于不同的进程，如父子进程。如果是父子进程时，一般会功能分离，一个进程用来读，一个用来写。因为文件描述副sv[0]和sv[1]是进程共享的，所以读的进程要关闭写描述符, 反之，写的进程关闭读描述符。

锁

子进程会复制父进程的锁和它的锁状态，而子线程会直接操作主线程的锁，pthread提供借用专门的函数pthread_atfork，对fork()前后的锁状态进行清理

 #include <pthread.h>
int pthread_atfork(void (*prepare)(void), void (*parent)(void), void (*child)(void));

pthread_atfork()在fork()之前调用，当调用fork时，内部创建子进程前在父进程中会调用prepare，内部创建子进程成功后，父进程会调用parent ，子进程会调用child。

posix信号

进程中的所有线程共享该进程的信号

kill -l //查看信号列表
kill -3 pid //给pid发送信号3

常见信号
信号编号信号名含义
1 HUP 挂起信号
2 INT 中断信号
3 QUIT 退出信号
9 KILL 杀死信号
11 SEGV 段错误信号
15 TERM 终止信号，kill命令默认发送的信号类型
18 CONT 继续运行信号，恢复之前接受了STOP信号的进程
19 STOP 暂停信号

int sigwait(const sigset_t * set,  int*  sig );

设置每个线程中需要等待的信号集合

int pthread_sigmask(int how, const sigset_t* newmask, sigset_t* oldmask)

屏蔽信号集中的信号，如果在创建线程之前调用，新线程也会屏蔽相应的信号。
如果想要子线程接收某信号则需要其它线程和主线程屏蔽该信号。
通常做法是专门用一个子线程接收所有的信号

条件变量

在调用pthread_cond_wait()前必须由本线程加锁（pthread_mutex_lock()），进入后自动解锁，而离开pthread_cond_wait()之前，mutex将被重新加锁。

在这里插入图片描述

为什么有互斥锁还需要条件变量？

/* 
 * Assume we have global variables:
 * int iCount == 0;
 * pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
 */

//thread 1:

while(true)
{
      
      
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    iCount++;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}


//thread 2:
while(true)
{
      
      
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    if(iCount >= 100)
    {
      
      
        iCount = 0;
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

在上面这个例子中，线程2必须不断通过重复获取锁，访问icount，解锁的方式来查看icount是否满足>=100的条件。而使用条件变量后，线程2只需要被挂起然后等待线程一发出条件满足的信号。
使用条件变量后：

   //thread1 :
while(true)
{
      
      
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    iCount++;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    pthread_mutex_lock(&mutex);
    if(iCount >= 100)
    {
      
      
        pthread_cond_signal(&cond);
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

//thread2:
while(1)
{
      
      
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while(iCount < 100)
    {
      
      
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    }
    printf("iCount >= 100\r\n");
    iCount = 0;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

条件变量和互斥锁必须一起使用的原因是在thread 2 call pthread_cond_wait() 的时刻到 thread 1真正进入 wait 状态时，是存在着时间差的。如果在这段时间差内 thread1 调用了 pthread_cond_signal() 那这个 signal 信号就丢失了。

如果信号没有线程接收的话就丢失了。

lock_guard 和unique_guard

lock_guard 对象通常用于管理某个锁(Lock)对象，因此与 Mutex RAII 相关，方便线程对互斥量上锁，即在某个 lock_guard 对象的声明周期内，它所管理的锁对象会一直保持上锁状态；而 lock_guard 的生命周期结束之后，它所管理的锁对象会被解锁(注：类似 shared_ptr 等智能指针管理动态分配的内存资源 )。
unique_guard除了lock_guard的功能外，提供了更多的member_function，相对来说更灵活一些。
unique_guard可以中途解锁，而lock_guard必须等到退出作用域。条件变量必须以unique_guard为参数。

linux多进程，文件描述符，锁，posix信号

文件

管道

锁

posix信号

条件变量

lock_guard 和unique_guard

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