【linux】进程控制

进程的独立性

进程：内核相关管理数据结构（pcb+地址空间+页表）+代码+数据

当fork函数创建一个子进程时，如何保证进程具有独立性？

父进程的数据以及代码来自磁盘，而子进程的代码是共享父进程的，至于数据，如果子进程不修改数据的话，同样也是和父进程共享的，而如果子进程要修改数据，就会发生写时拷贝，保证数据的独立性，子进程的退出也不会对父进程做干扰.父进程退出也不会对子进程做干扰.

frok函数的返回值

子进程给父进程返回自己的pid，父进程给子进程返回0，这样是为了对子进程进行标识，进而进行管理.这个在之前的文章中有讲过

进程的终止

进程终止做了什么

1.释放曾经的代码和数据所占的空间。

2.释放内核的数据结构（pcb+地址空间+页表）

当时当子进程退出后，父进程还没有获取到子进程的状态时，子进程的代码和数据已经被释放，而内核中的数据结构还没有被释放。因为子进程的内核数据结构pcb中保存了子进程的退出码和退出信号，需要等待父进程获取.

进程终止的3种情况

1.代码跑完，结果正确

2.代码跑完，结果错误

3.代码执行时，出现了异常，提前退出了

下面看一段程序，这段程序代码会跑完，结果也正确

这段程序中的return 0表示什么呀？

其实这个进程相当于bash的子进程，而main函数return的是该进程的退出码，该子进程会将该退出码返回给bash,因为bash要知道子进程退出的情况，给用户提供失败的原因是什么，对用户负责.

这个退出码 可以通过指令

echo $?

0就是这个程序的退出码，一般success表示成功

strerror

针对上面的错误码的话，对计算机而言，他知道退出码0,1，2,3对应着什么，我们可以通过strerror函数查看对应的退出码对应的是什么错误

退出码：0成功

!0失败

不同的非0值一方面表示失败，另一方面表示失败的原因，而对于计算机可以将退出码和错误做对应，如果我们想知道退出码对应的错误，就可以通过strerror函数来确定,对应的退出码都有错误描述string

退出码

如果我们将退出码设置为1的话

为什么第一次获取到的退出码是1，然后使用pwd进程后，在获取退出码的时候就变成0了呢？

其实父进程bash获取到的，是最近一个子进程退出的退出码，也就是说最后的0的退出码是pwd进程执行成功给bash的退出码，需要告诉父进程，子进程把任务完成的怎么样了

退出码可以使用默认，也可以自己定义

枚举类型：0表示成功，1表示除0，2表示模0，exit_code为退出码，刚开始让他=0表示成功.

然后Div函数里面如果分母为0了，就说明除0了，就把他的退出码修改成1；

打印退出码和退出码对应的信息，这里已经打印，就不用通过bash查看退出码了

退出信号

针对进程终止的前两种情况。我们可以通过系统或者自定义的退出码来确定。而针对于第三种，程序出现异常，在vs中，编译运行的时候，就会崩溃，原因是操作系统发现你做了不该做的事情，操作系统杀死了进程，一旦出现异常，退出码就没有任何意义了

下面展示代码演示代码出现异常

当对空指针解引用并赋值100时，会出现段错误，出现野指针问题.

而段错误在信号类型属于11号信号

进程出现异常本质是因为进程收到了os发给进程的信号

所以进程的终止，我们只需要两个信息，一个是退出码，一个是退出信号，

先确定是否异常，如果不是异常，就是代码跑完了，看退出码就可以了

进程如何终止

1.main函数中的return 表示进程终止（非main函数，return表示函数结束）

2.crrl+c （异常终止）

3.exit函数，_exit函数（正常终止）

exit函数

#include<stdlib.h>
void exit(int status);
• 1
• 2

exit函数中的参数status是退出码，exit函数不管在程序的任何一个位置，只要到了exit的话，就表示进程要终止了，而return只有在main函数里面的表示进程要结束了，其他调用函数里面return只能说明函数结束.

_exit函数也是退出进程，基本上和exit的功能一样

#include <unistd.h>
void _exit(int status);
• 1
• 2

exit函数和_exit函数的区别和联系

这里的缓冲区不是内核缓冲区，因为操作系统的内核缓冲区在系统调用底层，如果是内核缓冲区的话，_exit也会冲刷缓冲区，作为库函数exit会调用_exit

验证exit会冲刷缓冲区，而_exit不会:

helloworld会立刻打印出来是因为exit会冲刷缓冲区

helloworld没有打印出来，是因为helloworld此时在缓冲区

进程等待

概念

任何子进程，在退出的情况下，一般必须要被父进程进行等待，进程在退出的时候，如果父进程不管不顾，退出进程，子进程会出现僵尸状态，导致内存泄露.

为什么要进程等待

1.父进程通过等待，解决子进程退出的僵尸问题，回收系统资源（必须）

2.获取子进程的退出信息，知道子进程是因为什么原因退出的（选择）

怎么实现进程等待（通过wait/waitpid）

wait方法

#include<sys/types.h>

#include<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

代码演示

#include<stdio.h>
   #include<stdlib.h>
   #include <unistd.h>
   #include<sys/types.h>
   #include<sys/wait.h>
   void childrun()//5秒子进程退出
   {
   int cnt=5;
   while(cnt)
  {
  printf("i am child process,pid:%d,ppid:%d,cnt:%d\n",getpid(),getppid(),cnt);
  sleep(1);
  cnt--;
  }
  }
  int main()
  {
  printf("i am father, pid:%d,ppid:%d\n",getpid(),getppid());
  size_t id=fork();
  if(id==0)
  {childrun();                                                                
    printf("child quit ...\n");//提示子进程退出
    exit(0);//子进程退出
  }
  sleep(10);//等待10秒是为了让查看状态看到子进程退出后处于的僵尸状态
  int  rd=wait(NULL);//rd就是等待的子进程的pid
  if(rd>0)
  {
  printf("wait success,rd:%d\n",rd);
  }
  }

rd是子进程的pid,然后子进程的资源被回收，就不会引起内存泄漏.

如果子进程没有退出，父进程其实一直在进行阻塞等待，子进程本身就是软件，父进程本质上在等待某种软件条件就绪，父进程阻塞等待子进程，就会将父进程的pcb连接到子进程的运行队列里面去，直到子进程退出，父进程会将获取子进程pcb里退出号，以及退出信号，然后父进程会回收子进程pcb资源.

waitpid方法

#include<sys/types.h>

#include<sys/wait.h>

pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

返回值：

当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程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指示错误所在；

参数：

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。

options设置为0

如果子进程已经退出，调用wait/waitpid时，wait/waitpid会立即返回，并且释放资源，获得子进程退出信息。

如果在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在且正常运行，则进程可能阻塞。

如果不存在该子进程，则立即出错返回。

options设置为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。否则，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（只研究status低16比特位）：

(status>>8)&0xFF //取次低8位退出号

status&0x7F //取低7位退出状态

#include<stdio.h>
   #include<stdlib.h>
   #include <unistd.h>
   #include<sys/types.h>
   #include<sys/wait.h>
   void childrun()//5秒子进程退出
   {
   int cnt=5;
   while(cnt)
  {
  printf("i am child process,pid:%d,ppid:%d,cnt:%d\n",getpid(),getppid(),cnt);
  sleep(1);
  cnt--;
  }
  }
  int main()
  {
  printf("i am father, pid:%d,ppid:%d\n",getpid(),getppid());
  size_t id=fork();
  if(id==0)
  {childrun();                                                                
    printf("child quit ...\n");//提示子进程退出
    exit(0);//子进程退出
  }
  sleep(10);//等待10秒是为了让查看状态看到子进程退出后处于的僵尸状态
  int  rd=waitpid(-1,NULL,0);//rd就是等待的子进程的pid
  if(rd>0)
  {
  printf("wait success,rd:%d\n",rd);
  }
  }

情况1正常退出

#include<stdio.h>
   #include<stdlib.h>
   #include <unistd.h>
   #include<sys/types.h>
   #include<sys/wait.h>
   void childrun()//5秒子进程退出
   {
   int cnt=5;
   while(cnt)
  {
  printf("i am child process,pid:%d,ppid:%d,cnt:%d\n",getpid(),getppid(),cnt);
  sleep(1);
  cnt--;
  }
  }
  int main()
  {
  printf("i am father, pid:%d,ppid:%d\n",getpid(),getppid());
  size_t id=fork();
  if(id==0)
  {childrun();                                                                
    printf("child quit ...\n");//提示子进程退出
    exit(0);//子进程退出
  }
  sleep(10);//等待10秒是为了让查看状态看到子进程退出后处于的僵尸状态
  int status=0;
  int  rd=waitpid(id,&status,0);//rd就是等待的子进程的pid
  if(rd>0)
  {
  printf("wait success,rd:%d exit_code:%d exit_singal:%d\n",rd(status>>8)&0xFF,status&0x7f); 
  }
  }

情况2 9号信号验证

将上述代码子进程改成死循环

情况3 11号信号验证

将子进程中的循环改成cnt,然后将之前的段错误的代码加到子进程中去