一、进程创建
1.pid_t fork(void)
写时拷贝的方式创建一个新的子进程,父子进程代码共享,数据独有。
例:
创建的子进程会复制父进程pcb中大部分信息,与父进程的虚拟地址空间是相互独立的,但是该块内存是属于父进程的,子进程若要对数据进行修改,会触发写时拷贝技术,系统会为子进程重新开辟空间,将数据拷贝进去,并修改子进程的映射关系(此时两个进程对应数据的虚拟地址相同,但是实际存储地址不同,互不影响)。
2.pid_t vfork(void)
创建一个新的子进程,父子进程共用同一个虚拟地址空间。
特性:
因为vfork创建子进程后,父子进程共用虚拟地址空间,因此用的是同一个栈,一个进程对数据做修改,也会体现在另一方。
这样会有一个大的隐患,调用栈混乱,因此vfork创建子进程后,父进程需要阻塞,直到子进程退出或进行了程序替换,创建了自己的地址空间以及各项数据。
例:
父子进程共用同一个虚拟地址空间,所以映射到的物理内存也相同,一个进程对数据进行了修改,另一个进程内也会体现。
其实vfork是早期为了提高进程创建效率而提出来的,但是在fork实现了写时拷贝技术之后,就很少使用了。
二、进程终止
即如何退出一个进程。
1.退出场景
· 正常退出:符合预期结果退出;不符合预期结果退出
运行到了main的return,或exit接口后退出。
· 异常退出
程序没有运行完毕,中途崩溃退出。
2.常见退出方法
2.1从main中返回
注意:return只有在main中才是退出运行,在其他函数中只是退出对应函数。
2.2调用库函数exit
库函数:void exit(int return_val)
可以在程序代码的任意位置进行调用,用于退出程序的运行;退出前会刷新缓冲区数据到文件。
2.3系统调用接口_exit
系统调用接口:void _exit(int retturn_val)
可以在程序代码的任何位置进行调用,用于退出程序的运行;直接退出释放资源。
相关知识扩展
1.库函数与系统调用接口的关系
库函数是针对典型应用功能对系统调用接口进行的封装,以便于使用。
2.buff-缓冲区&cache-缓存
· buff-缓冲区
相对于文件来说就是数据写入文件前,先放到缓冲区中,待积累成为大数据一次性刷新缓冲区写入文件,减少IO次数。
· cache-缓存
相对于文件来说就是从文件中读取数据,一次拿出的是一个磁盘块的数据放到内存中,下一次读取数据的时候先从缓存中对比。
3.如何获取上一步系统调用接口的错误原因
void perror("fork error");
获取上一步系统调用接口的错误原因。
char* strerror(int errno); printf("fork error:%s\n",strerror(errno));等价于perror
注:int errno是全局变量,用于存放上一次系统调用的错误原因编号。
三、进程等待
1.功能与作用
父进程创建子进程后,等待子进程退出,获取子进程的退出返回值,释放子进程资源,避免僵尸进程的产生。
2.进程等待的方法
#include<sys/wait.h>
2.1wait方法
pid_t wait(int* status);
阻塞等待任意一个子进程的退出,使用status作为输出参数获取子进程的退出返回值。
返回值
成功,返回处理的这个退出的子进程的进程ID;失败,返回-1。
2.2waitpid方法
pid_t waitpid(pid_t pid,int* status,int options);
参数:
pid_t pid:指定要等待的子进程ID;-1则表示等待任意一个子进程。
int* status:输出参数,用于向外界返回退出子进程的返回值。
1)异常退出码获取:WIFEXITED(status) 正常终止返回true
2)进程退出返回值获取:WEXITSTATUS(status)
int options:操作选项:
0——阻塞等待;
WNOHANG——设置接口为非阻塞:有子进程,但是没有退出,则waitpid接口直接返回0,不阻塞。
返回值:
成功等待子进程退出,返回子进程的pid;失败,即当前没有子进程,返回0;出错,返回-1。
注意:
1.wait/waitpid接口都是等待一个子进程退出,但是如果在调用接口等待的时候,已经有子进程退出了,则会直接进行处理退出的子进程,处理完毕,接口返回。
2.waitpid的非阻塞使用时,一定要循环操作,否则操作就有可能没有完成,依然可能产生僵尸进程。
四、程序替换
1.相关概念
1.1程序
程序就是一堆静态的指令和数据,运行的时候被加载到内存种,然后系统创建pcb管理程序的运行。
创建一个进程,就是创建了一个pcb,子进程复制了父进程,所以运行的代码和父进程是一样的。这样就可以分摊任务处理压力,但主要目的是进程替换,让子进程管理另一个程序的运行。
1.2程序替换原理
将一个新的程序加载到内存中,然后改变一个进程的页表映射信息,将其更改到新的程序的指令和数据上,这时当前的pcb管理的就不再是原来的程序运行,而是一个新的程序。
1.3程序替换目的
进行程序替换,让一个进程运行指定的程序,完成对应的功能,常用于子进程的替换。
2.相关操作函数
2.1exec函数簇
extern char **environ;
int exece(const char *path,char *const argv[],char *const envp[]);系统调用接口
const char *path:要加载替换的新程序的文件路径名称
char *const argv[]:程序的运行参数
char *const envp[]:进程的环境变量
以下五个函数是对系统调用接口的封装:
int execl(const char *path,const char *arg,....)
path:待路径的新程序名称
arg:参数,是一个不定参
int execlp(const char *file,const char *arg,....)
file:不带路径的新程序名称,在path环境变量指定的路径下去找程序,常用于指令程序的替换。
int execle(const char *path,const char *arg,....,char * const envp[])
path:带路径的新程序名称
arg:参数
envp:环境变量
int execv(const char *path,char * const argv[])
与execl类似,区别是参数不是一个一个给,而是组织成为一个字符指针数组一次性给。
int execvp(const char *file,char * const argv[])
对标execlp,在指定路径下寻找程序,参数通过数组给定。
函数簇特点区分:
l和v的区别,在于参数是一个一个给,还是组织成为数组一次性给;
有没有p的区别,在于是否会默认到path环境变量指定的路径下找程序;
有没有e的区别,在于是否需要自定义环境变量。