进程的创建, 等待, 替换和终止

进程创建

fork函数
在Linux中fork函数是非常重要的函数，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。

 #include<unistd.h>
 pid_t fork(void);

返回值：子进程中返回0，父进程返回子进程id，出错返回-1。
写时拷贝
fork之后，父进程与子进程共享代码，父子不在写入时，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保存一份副本。
进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做：
（1）分配新的内存块和内核数据结构给子进程；
（2）将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程；
（3）添加子进程到系统进程列表当中；
（4）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他们自己的旅程。如下代码：
这里写图片描述
运行结果：

fork常规用法
一个子进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段。
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。
vfork函数
vfork用于创建一个子进程，而子进程和父进程共享地址空间，fork的子进程具有独立地址空间；
vfork保证子进程先运行，在它调用exec或（exit）之后父进程才可能被调度运行。

进程等待

必要性：
（1）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；
（2）进程一旦变成僵尸状态，kill -9也没有办法；
（3）父进程派给子进程的任务完成如何，我们需要知道；
（4）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。
进程等待方法：
wait方法
#include<sys/types.h> #incldude<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.
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知识错误所在。
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：WIFEXITED(status)：若为正常终止子进程返回的状态，则为真；（查看子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。
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；
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：
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进程替换

替换原理：用fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序（但有可能执行不同的代码分支），子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时，该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换，从新程序的启动例程开始执行。调用exec并不创建新进程，所以调用exec前后该进程的id并未改变。
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替换函数

 #include<unistd.h>

int execl(const char *path,const char *arg,...);
int execlp(const char *file,const char *arg,...);
int execle(const char *path,const char *arg,...,char *const envp[]);
int execv(const char *path,char *const argv[]);
int execvp(const char *file,char *const argv[]);
int execve(const char *path,char *const argv[],char *const envp[]);

函数解释：
这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行，不再返回；
如果调用出错则返回-1；
exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。
命名理解：
l（list）：表示参数采用列表；
v（vector）：参数用数组；
p（path）：有p自动搜索环境变量PATH；
e（env）：表示自己维护环境变量。
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进程终止

进程退出场景：
（1）代码运行完毕，结果正确；
（2）代码运行完毕，结果错误；
（3）代码异常终止。
进程常见退出方法
正常终止（可通过echo $？查看进程退出码）：
（1）从main返回；
（2）调用exit；
（3）_exit
异常退出：
ctrl + c ,信号终止
_exit函数
#include<unistd.h> void _exit(int status);
参数：status定义了进程的终止状态，父进程通过wait来获取该值。（虽然status是int，但是仅有第8位可以被父进程所用，所以_exit（-1）时，在终端执行$?，发现返回值为255。）
exit函数
#include<unistd.h> void exit(int status);
exit最后也会调用exit，但在调用exit之前，还做了以下工作：
（1）执行用户通过atexit或on_exit定义的清理函数；
（2）关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入；
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