儲備知識
1.什么是程式？什么是行程？有什么區別？
程式是靜態的概念，gcc xxx.c -o pro 磁盤中生成pro檔案，叫做程式，
行程是程式的一次運行活動，通俗點意思是程式跑起來了，系統中就多了一個行程，
2.如何查看系統中的有哪些行程？
（1）使用ps指令查看 ps -aux|grep a.out
實際作業中，配合grep來查看程式中是否存在某一個行程，
（2）使用top指令查看，類似windows任務管理器，
3.什么是行程識別符號？
每個行程都有一個非負整數表示的唯一ID，叫做PID，類似身份證，
Pid=0：稱為交換行程（swapper）
作用—行程調度
Pid=1：init行程
作用—系統初始化
4、什么叫父行程？什么叫子行程？
行程A創建了行程B，那么A叫做父行程，B叫做子行程，
5、C程式的存盤空間是如何分配？
| 地址 | 存盤空間 | 說明 |
|---|---|---|
| 高地址 | 命令列引數和環境變數（argv等） | |
| 堆疊 | 回傳呼叫函式的地址以及呼叫者的環境資訊和區域變數 | |
| 堆 | 通過malloc等函式申請的動態空間 | |
| 非初始化資料段(Bss段) | 未初始化的資料，由exec初始化為0 | |
| 初始化資料段 | 在任何函式外初始化過的變數，由exec從程式檔案中讀入 | |
| 低地址 | 正文（代碼段） | 由CPU執行的機器指令部分，由exec從程式檔案中讀入 |
API介紹
一、獲取當前行程的PID
pid_t getpid(void);
頭檔案：
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
引數：無
回傳：呼叫成功，回傳當前行程的PID，
二、獲取父行程的PID
pid_t getppid(void);
頭檔案：
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
引數：無
回傳：呼叫成功，回傳父行程的PID，
三、創建子行程
pid_t fork(void);
頭檔案：
#include <unistd.h>
引數： 無
回傳：呼叫成功，回傳兩次，回傳值為0，代表當前行程為子行程，回傳值為非負數，即子行程的PID，代表當前行程為父行程，呼叫失敗，回傳-1，
pid_t vfork(void);
頭檔案：
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
引數： 無
回傳：呼叫成功，回傳兩次，回傳值為0，代表當前行程為子行程，回傳值為非負數，即子行程的PID，代表當前行程為父行程，呼叫失敗，回傳-1，
fork與vfork有什么區別？
1、vfork直接使用父行程存盤空間，不拷貝，
2、vfork保證子行程先運行，當子行程呼叫exit退出后，父行程才執行，
例程：驗證vfork與fork的區別，
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
pid_t pid1,pid2;
int cnt=0;
pid1=getpid();
printf("now process pid is %d\n",pid1);
pid2=vfork();
if(pid2==0)
{
while(1)
{
printf("this is son process,PID=%d\n",getpid());
sleep(1);
cnt++;
if(cnt==3)
exit(0);
}
}
else
{
printf("this is father process,PID=%d,son PID=%d\n",getpid(),pid2);
printf("cnt:%d\n",cnt);
}
return 0;
}
三、終止當前行程
void exit(int status);
頭檔案：
#include <stdlib.h>
引數：退出狀態碼
回傳：無
void _exit(int status);
頭檔案：
#include <unistd.h>
引數：退出狀態碼
回傳：無
void _Exit(int status);
頭檔案：
#include <stdlib.h>
引數：退出狀態碼
回傳：無
例程：通過fork函式創建子行程，分別在父行程與子行程中輸出當前行程PID，并在父行程中輸出子行程PID，
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
pid_t pid1,pid2;
pid1=getpid();
printf("now process pid is %d\n",pid1);
pid2=fork();
if(pid2==0)
{
printf("this is son process,PID=%d\n",getpid());
}
else
{
printf("this is father process,PID=%d,son PID=%d\n",getpid(),pid2);
}
return 0;
}
子行程和父行程繼續執行fork呼叫之后的指令，子行程是父行程的副本，例如，子行程獲得父行程資料空間、堆、堆疊的副本，注意，這是子行程所擁有的副本，父、子行程并不共享這些存盤空間部分，父、子行程共享正文段，
由于在fork之后經常跟隨著exec，所以現在的很多實作并不執行一個父行程資料段、堆疊和堆的完全復制，作為替代，使用了寫時復制（Copy-On-Write,COW）技術，這些區域由父、子行程共享，使用內核將它們的訪問權限改變為只讀的，如果父、子行程中的任一個試圖修改這些區域，則內核只為修改區域的那塊記憶體制作一個副本，通常是虛擬存盤器系統中的一“頁”，可以通過下面的例程來驗證一下父、子行程的資料空間相互獨立，
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
pid_t pid1,pid2;
int data=10;
pid1=getpid();
printf("now process pid is %d\n",pid1);
pid2=fork();
if(pid2==0)
{
printf("this is son process,PID=%d\n",getpid());
data+=10;
}
else
{
printf("this is father process,PID=%d,son PID=%d\n",getpid(),pid2);
}
printf("data:%d pid:%d\n",data,getpid());
return 0;
}
可以從列印結果看到，父行程中的data變數保持不變，子行程中的data變數發生了變化，
那么，fork創建一個子行程的一般目的有哪些呢？
（1）一個父行程希望復制自己，使父、子行程同時執行不同的代碼段，這在網路行程中是常見的—父行程等待客戶端的服務請求，當這種請求到達時，父行程呼叫fork，使子行程處理此請求，父行程則繼續等待下一個服務請求到達，
（2）一個行程要執行不同的程式，這對shell是最常見的情況，這種情況下，子行程從fork回傳后立即呼叫exec，
針對第一點，撰寫程式來模擬下網路行程，當輸入整數1時，表示接收到網路請求，服務器端創建子行程，做出間隔1s回圈輸出字串"do net request"的處理，當輸入其他整數時，輸出字串"do nothing!"，并繼續等待網路請求，
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
int data=0;
pid_t pid;
while(1)
{
scanf("%d",&data);
if(data==1)
{
pid=fork();
if(pid==0)
{
while(1)
{
printf("do net request,PID=%d\n",getpid());
sleep(1);
}
}
}
else
{
printf("do nothing!\n");
}
}
return 0;
}
行程正常退出
1、Main函式呼叫return
2、行程呼叫exit(),標準c庫
3、行程呼叫_exit()或者_Exit(),屬于系統呼叫
4、行程最后一個執行緒回傳
5、最后一個執行緒呼叫pthread_exit
行程例外退出
1、呼叫abort
2、當行程收到某些信號時，如ctrl+C
3、最后一個執行緒對取消(cancellation)請求做出回應，
不管行程如何終止，最后都會執行內核中的同一段代碼，這種代碼為相應行程關閉所有打開描述符，釋放它所使用的存盤器等，
對于三個終止函式(exit、_exit、_Exit),實作這一點的方法是，將其退出狀態（exit status）作為引數傳送給函式，在例外終止情況下，內核（不是行程本身）產生一個指示其例外終止原因的終止狀態（termination status），在任意一種情況下，該終止行程的父行程都能用wait或waitpid函式取得其終止狀態，
四、等待子行程結束并收集退出狀態
pid_t wait(int *status);
頭檔案：
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
引數：退出狀態碼的地址
回傳：被終止的子行程PID
表 檢查wait和waitpid所回傳的終止狀態的宏
| 宏 | 說明 |
|---|---|
| WIFEXITED(status) | 若為正常終止子行程回傳的狀態，則為真，對于這種情況可執行WEXITSTATUS(status)，取子行程傳送給exit、_exit或_Exit引數的低8位 |
| WIFSIGNALED(status) | 若為例外終止子行程回傳的狀態，則為真（接到一個不捕捉的信號），對于這種情況，可執行WTERMSIG(status)，取使子行程終止的信號編號，另外，有些實作定義宏WCOREDUMP(status)，若已產生終止行程的core檔案，則它回傳真 |
例程：父行程通過wait函式阻塞等待子行程結束，并收集退出狀態碼，并通過宏WIFEXITED判斷是否為正常退出，若正常退出，則為真，通過宏WEXITSTATUS取子行程傳送給exit、_exit、_Exit引數的低8位，注意不能直接獲取wait的引數，
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
pid_t pid1,pid2;
int cnt=0;
int status;
pid1=getpid();
printf("now process pid is %d\n",pid1);
pid2=fork();
if(pid2==0)
{
while(1)
{
printf("this is son process,PID=%d\n",getpid());
sleep(1);
cnt++;
if(cnt==3)
exit(3);
}
}
else
{
wait(&status);
if(WIFEXITED(status))
{
printf("status:%d\n",WEXITSTATUS(status));
}
printf("this is father process,PID=%d,son PID=%d\n",getpid(),pid2);
printf("cnt:%d\n",cnt);
}
return 0;
}
什么是僵尸行程？
僵尸行程是指一個已經終止、但是其父行程尚未對其進行善后處理獲取終止行程的有關資訊的行程，這個行程被稱為“僵尸行程”(zombie)，
怎么查看僵尸行程？
利用命令ps，可以看到有父行程ID為1的行程是孤兒行程；s(state)狀態為Z的是僵尸行程，注意：孤兒行程(orphan process)是尚未終止但已停止(相當于前臺掛起)的行程，但其父行程已經終止，由init收養；而僵尸行程則是已終止的行程，其父行程不一定終止，
怎樣來清除僵尸行程？
1、改寫父行程，添加wait函式獲取退出狀態，在子行程死后要為它收尸，
2、把父行程殺掉，父行程死后，僵尸行程成為"孤兒行程"，過繼給1號行程init，init始侄訓負責清理僵尸行程，關機或重啟后所有僵尸行程都會消失，
什么是孤兒行程？
父行程如果不等待子行程退出，在子行程之前就結束了自己的“生命”，此時子行程叫做孤兒行程，
Linux避免系統存在過多的孤兒行程，init行程收留孤兒行程，變成孤兒行程的父行程，
例程：撰寫程式來驗證一下孤兒行程的父行程為init行程（行程號為1），
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
pid_t pid1,pid2;
int cnt=0;
pid1=getpid();
printf("now process pid is %d\n",pid1);
pid2=fork();
if(pid2==0)
{
while(1)
{
printf("this is son process,PID=%d,parent PID=%d\n",getpid(),getppid());
//sleep(1);
cnt++;
if(cnt==3)
exit(3);
}
}
else
{
printf("this is father process,PID=%d,son PID=%d\n",getpid(),pid2);
}
return 0;
}
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