Linux下进程控制
-01进程的创建
1.在上一篇博客中写到了进程的创建，但是讲的有点糙，这篇开篇最为补充。
2.进程的创建主要用到的是fork和vfork
3.看一个简单的实例
int main()
{
std::cout<<"fork 前"<<std::endl;
pid_t pid = fork();
std::cout<<"fork 后"<<std::endl;
return 0;
}
//结果
[skin@bogon ~]$ ./a.out
fork 前
fork 后
fork 后
从结果可以看到打印了两遍的” fork 后” ，那这是为什么呢？从下图我们来看一下这个程序的执行过程
通过上图可以看到当fork之后一个”一模一样”的子进程出现了，而且当fork之后子进程和父进程一样都执行到了fork，结果就是打印，所以会有两” fork 后” 被打印出来。
- 02.fork都做了什么?
- 看一下fork之后与之前的区别，我们可以知道，出现了一个以父进程为模板的子进程，而且这个子进程和父进程程序执行到了相同的位置
- fork之后会将父进程程序段，代码段，堆区，栈区都进行复制一份，放到子进程的虚拟地址空间上，所以父子进程有不同的地址空间，那么就可以执行不同的流，子进程一般会进行程序替换，然后去执行不同的逻辑。
- 在fork之后，子进程和父进程虽然是不同的虚拟地址空间，虽然会不影响各自的执行流，但是linux为了效率，在映射真实物理内存时采用了”写时拷贝”，这样在子进程没有改变原来的数据时，那么父子进程的通过页表进行MMU映射后其实映射到同一块物理内存上。
- 看图吧
（1）没有修改各段数据时：父子进程虽然都有自己的虚拟地址空间，但是通过MMU映射后都是指向同一块真实的物理空间的。
（2）当修改了数据时：父子进程还是都有一块自己的虚拟地址空间，通过各自的页表进行映射，但是此时代码段还是映射到同一块物理内存上，但是数据段就变成各自一块物理内存了。如图
总结一下上述所讲，fork之后会创建一个以当前进程为模板的子进程，子进程复制了当前进程的堆，栈，数据段，代码段。但是因为每个进程都有一个独立的，且相同的虚拟地址空间，通过各自的页表映射的真实物理内存也都是同一块。当其中一个进程尝试修改其各段的数据时，那么内核会复制一份真实物理内存的给这个进程，同时当然也要修改其页表，使其可以映射到新分配的物理内存上。
- 03.简述一下vfork
1.这个函数使用和fork一模一样，没啥区别
2.和vfork的区别是这个函数可以保证，vfork之后一定是子进程运行，然后父进程才去运行。而fork则不能保证那个进程先执行，那个后执行，完全由调度器来决定。
3.看一下vfork的定义
4.实例看一下，即使我的子进程等待了5s，父进程依然要让子进程先执行。看一下对比。
相信这样就很好的展示了vfork与fork的区别。
- 04.进程的终止（退出）
1.从main函数返回。
2.调用exit或者_exit函数退出。
3.异常终止，退出。（ctrl -c ）
对exit进行进一步说明
- 05.进程等待
1.为什么要进程等待呢？
a. 上篇博客已经简述了僵尸进程，而进程等待可以避免僵尸进程，从而达到资源的回收，防止内存泄漏
b. 因为往往我们开辟子进程是为了让子进程进程程序替换，去做一些其他事情，可以拿到子进程退出信息，做一些对应的事情。比如子进程去负责收集影片的评分，父进程可以获取这些评分后，统一做排名，所以要等所有子进程度完成后才可以去进行排名
2. 进程等待函数wait和waitpid
返回情况：
1.正常等到了进程，wait/waitpid直接立刻返回，拿到了子进程退出信息，释放资源。
2.设置了WNOHANG,进程没有推出直接返回0，不等待
3.等待的进程不存在，立刻异常返回-1.
下面对其使用一下：
#fork
int main()
{
pid_t pid = vfork();
if(pid<0)
{
perror("vfork");
return -1;
}
else if(pid>0)
{
int sta ;
wait(&sta);
if(WIFEXITED(sta))
{
std::cout<<"子进程正常返回！"<<"子进程退出码："<<WEXITSTATUS(sta)<<" "<<std::endl;
}
else
{
std::cout<<"子进程异常返回！"<<std::endl;
}
}
else
{
std::cout<<"子进程退出！"<<std::endl;
exit(5);
}
return 0;
}
[skin@bogon ~]$ ./a.out
子进程退出！
子进程正常返回！子进程退出码：5 #vfork
int main()
{
pid_t pid = fork();
if(pid<0)
{
perror("fork");
return -1;
}
else if(pid>0)
{
int sta ;
int ret=0;
do{
ret =waitpid(pid,&sta,WNOHANG);
if(ret==0)
{
std::cout<<"等待的进程还没有退出 !"<<std::endl;
sleep(1);
}
else if(ret<0)
{
std::cout<<"不存在的进程 !"<<std::endl;
return -1;
}
else
{
std::cout<<"等到了进程退出 !"<<std::endl;
if(WIFEXITED(sta))
{
std::cout<<"子进程正常返回！"<<"子进程退出码："<<WEXITSTATUS(sta)<<" "<<std::endl;
}
else
{
std::cout<<"子进程异常返回！"<<std::endl;
}
}
}while(ret ==0);
}
else
{
sleep(1);
std::cout<<"子进程退出！"<<std::endl;
exit(5);
}
return 0;
}
[skin@bogon ~]$ ./a.out
等待的进程还没有退出 !
等待的进程还没有退出 !
子进程退出！
等到了进程退出 !
子进程正常返回！子进程退出码：5
- 06.进程的程序替换-exec家族
1.首先呢，这些函数都是同一个作用，就是进行程序的替换。
2.其中只有execve才是正统的系统函数，其他都是基于它封装的库函数。
3.看下man手册对他的介绍
4.程序替换的原理：进行程序替换的进程，将自己的真实物理内存上的代码段，数据段都换成新程序的代码和数据，然后进程从替换代码的程序启动地方开始执行，这样就完成了程序替换，如图
5. 来段代码，就知道了
//主程序
int main()
{
pid_t pid = fork();
if(pid<0)
{
perror("fork");
return -1;
}
else if(pid>0)
{
//防止僵尸
wait(NULL);
}
else
{
//进行程序替换
std::cout<<"子进程开始替换当前路径下的show程序 ！"<<std::endl;
execl("./show","./show",NULL);
//无成功返回
perror("exec");
return -1;
}
return 0;
}
//被调用的show程序
int main()
{
std::cout<<"show 程序正在执行 !\n";
std::cout<<"show 程序执行完成 !\n";
return 0;
}
//主程序运行结果
[skin@bogon ~]$ ./a.out
子进程开始替换当前路径下的show程序 ！
show 程序正在执行 !
show 程序执行完成 !如有错误，可以私信我，在这里表示感谢！