一、进程的创建


1、fork函数



在Linux中，fork函数是非常重要的函数，它从已存在的进程中创建一个新进程。新进程为子进程，原进程为父进程。



进程的创建、等待与终止_进程


返回值：




进程的创建、等待与终止_父进程_02


子进程返回0，父进程返回子进程id,出错返回-1。



什么时候使用fork呢？当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。或者一个进程要执行一个不同的程序。


那么，进程调用fork函数后，控制权转移到内核中的fork代码后，内核做了什么呢？


如下图：




进程的创建、等待与终止_进程_03


如上图，内核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。


那么调用完之后呢？就有了两个二进制代码相同的进程，而且运行到相同的地方。但每个进程之后就可以开始自己的旅程。


用代码解释一下： 


1 #include<unistd.h>
  2 int main(void){
  3     pid_t pid;
  4 
  5     printf("Before:pid is %d\n",getpid());
  6     if((pid=fork())==-1)
  7         perror("fork()"),exit(1);
  8     printf("After:pid is %d,fork return %d\n",getpid(),pid);
  9     sleep(1);
 10     return 0;
 11 }


编译后执行结果：



进程的创建、等待与终止_#include_04


一共有三行输出，注意观察。进程4966先打印before消息，然后打印After消息。而4967进程只打印了After消息。这是因为上文中提到的，fork之前父进程独立执行，fork后产生子进程，分别执行。而谁先执行完全由调度器决定。



2、vfork函数


同样可以创建子进程但是与fork有区别：



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。



看一个例子： 


1 #include<unistd.h>
  2 
  3 int glob=100;
  4 int main(){
  5     pid_t pid;
  6 
  7     if((pid=vfork())==-1)
  8         perror("fork"),exit(1);
  9     if(pid==0){//child
 10         sleep(3);
 11         glob=200;
 12         printf("child glob %d\n",glob);
 13         exit(0);
 14     }
 15     else{//parent
 16         printf("parent glob %d\n",glob);
 17     }
 18     return 0;
 19 }


结果：


进程的创建、等待与终止_进程_05

子进程直接改变了glob的值，证明在同一块空间中运行。


二、进程等待



1、进程等待的必要性


子进程若已退出，父进程若不等待，可能造成僵尸进程，造成内存泄漏。父进程也应知道子进程完成的如何，是否正常退出。且可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。



2、进程等待的方法


进程的创建、等待与终止_#include_06


返回值：



进程的创建、等待与终止_子进程_07


如上图可知：


1、wait



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，不关心则可以设置为NULL



2、waitpid


返回值：当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程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：


          WIFEXITED：若为正常终止子进程返回的状态，则为真（查看进程是否正常退出）



          WEXITSTATUS：若WIFEXITED非零，提取子进程退出码（查看进程的退出码）


注：不能以简单的整型来看待，可以看作位图，只研究status的低16比特位，如下图：



进程的创建、等待与终止_进程_08


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。


举例：进程的阻塞等待方式，即option取0： 


1 #include<sys/wait.h>
  2 #include<stdio.h>
  3 #include<stdlib.h>
  4 #include<string.h>
  5 #include<errno.h>
  6 
  7 int main(){
  8     pid_t pid;
  9 
 10     if((pid=fork())<0){
 11         printf("%s fork error\n",__FUNCTION__);
 12         return 1;
 13     }
 14     else if(pid==0){//child
 15         printf("child is run,pid is %d\n",getpid());
 16         sleep(5);
 17         exit(257);
 18     }else{
 19         int st;
 20         pid_t ret=waitpid(-1,&st,0);
 21         printf("this is test for wait\n");
 22 
 23         if(WIFEXITED(st)&&ret==pid){
24             printf("wait child 5s success,child return code is:%d.\n",WEXITS    TATUS(st));
 25         }else{
 26             printf("wait child failed,return \n");
 27             return 1;
 28         }
 29     }
 30     return 0;
 31 }




结果：



进程的创建、等待与终止_子进程_09




三、进程终止


进程退出有几种场景，代码运行完毕，结果正确或不正确；代码异常终止



1、进程正常终止


从main返回       调用exit     _exit



2、进程异常退出


ctrl+c，信号终止



现在来认识一下_exit与exit函数


3、_exit函数




进程的创建、等待与终止_父进程_10


参数：status定义了进程的终止状态，父进程通过wait来获取该值



4、exit函数


exit函数最后也会调用_exit，但在调用之前，还做了其他工作




进程的创建、等待与终止_子进程_11


举例子如下： 


1 
  2 #include<sys/wait.h>
  3 #include<stdio.h>
  4 #include<stdlib.h>
  5 
  6 int main(){
  7     printf("hello\n");
  8     exit(0);
  9 }


结果：



进程的创建、等待与终止_子进程_12



5、return


return是一种更常见的退出进程方法，执行return n的等同于执行exit(n）