一、进程创建
1.1 初识fork
在Linux操作系统中存在一个fork()函数，其是系统调用接口，用于创建子进程。
进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核会执行以下工作：
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
#include <stdio.h> #include <unistd.h> int main() { pid_t id = fork(); printf("PID:%d PPID:%d\n",getpid(),getppid()); return 0; }
通过上面的代码运行结果不难看出，通过fork()函数确实可以创建出子进程。在fork函数被调用之前的代码被父进程执行，而fork函数之后的代码则默认情况下父子进程都可以执行，此时父子进程代码数据共享，只有当需要修改时才会发生写时拷贝。
注意: 父子进程的CPU调度顺序是不确定的，具体情况取决于操作系统调度算法的实现。
1.2 函数返回值
返回值：在子进程中返回0，父进程中返回子进程的PID，子进程创建失败返回-1
上面说到父子进程共享数据代码，但是让父子进程去做同样的事情并没有什么意义，这里可以使用if进行分流操作使得父子进程完成不同的工作。
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> int main() { pid_t id = fork(); if(id < 0) { printf("fork error!!!\n"); return 0; } else if(id == 0) { printf("子进程 PID:%d PPID:%d\n",getpid(),getppid()); } else//id > 0 { printf("父进程 PID:%d PPID:%d\n",getpid(),getppid()); wait(NULL); } return 0; }
fork函数为什么要给子进程返回0，给父进程返回子进程的PID？
一个父进程可以创建多个子进程，而一个子进程只能有一个父进程。因此，对于子进程来说，父进程是不需要被标识的；而对于父进程来说，子进程是需要被标识的。并且父进程创建子进程的目的是让其执行某些任务的，父进程必须有子进程的PID才方便对该子进程执行一些操作。
fork函数为什么有两个返回值？
父进程调用fork函数后，为了创建子进程fork函数内部将会进行一系列操作，包括创建子进程的进程控制块、创建子进程的进程地址空间、创建子进程对应的页表等等。子进程创建完毕后，操作系统还需要将子进程的进程控制块添加到系统进程列表当中，此时子进程便创建完毕了。
但在fork函数内部执行return语句之前，子进程就已经创建完毕了，那么之后的return语句不仅父进程需要执行，子进程也同样需要执行，这就是fork函数有两个返回值的原因。
1.3 写时拷贝技术
这里与进程地址空间有着很大的关联，可以结合博主的《Linux下进程以及相关概念理解》进行学习。
当子进程刚刚被创建时，子进程和父进程的数据和代码是共享的，即父子进程的代码和数据通过页表映射到物理内存的同一块空间。只有当父进程或子进程需要修改数据时，才将父进程的数据在内存当中拷贝一份，然后再进行修改。
1.4 fork函数的使用场景
一个进程希望复制自己，使子进程同时执行不同的代码段。例如父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。
一个进程要执行一个不同的程序。例如子进程从fork返回后，调用exec函数。
1.5 fork函数的失败原因
fork函数创建子进程也可能会失败，有以下两种情况：
1. 系统中已有太多的进程，内存空间不足，导致子进程创建失败。
2. 实际用户的进程数超过了限制，导致子进程创建失败。
二、进程终止
2.1 进程退出场景
进程退出的场景可以被大致分为三种:
代码运行完毕，结果正确
代码运行完毕，结果不正确
代码异常终止（进程崩溃）
前两种都属于正常退出（第二种是代码逻辑错误导致），第三种则是非正常退出
2.2 进程退出码
main函数是代码的入口，但main函数也只是用户级别代码的入口，main函数也是被其他函数调用的。譬如在VS2013中main函数就是被__tmainCRTStartup函数所调用，__tmainCRTStartup函数则是被mainCRTStartup函数调用，而mainCRTStartup函数又是通过加载器被操作系统所调用的，也就是说main函数是间接性被操作系统所调用的。
既然main函数是间接性被操作系统所调用的，那么当main函数调用结束后就应该给操作系统返回相应的退出信息，而这个所谓的退出信息在Linux中就是以退出码的形式作为main函数的返回值返回。一般以0表示代码成功执行完毕，以非0表示代码执行过程中出现错误，这就是为什么我们都在main函数的最后返回0的原因。
当进程结束后main函数的返回值实际就是该进程的进程退出码，可以使用echo $?命令查看最后一次退出的进程的退出码。
为什么用0表示执行成功，用非0表示执行失败？
代码执行成功只有一种情况，成功了就是成功了，而代码执行错误却有多种原因，例如内存空间不足、非法访问以及栈溢出等等，我们就可以用这些非0的数字分别表示代码执行错误的原因。退出码都有对应的字符串含义，而这些退出码具体代表什么含义是人为规定的，不同环境下相同的退出码的含义可能不同。
2.3 进程正常退出方法
2.3.1 exit函数
exit函数是C语言提供的接口，可以在代码中的任何地方退出进程，并且在退出进程前会完成:
执行用户通过atexit或on_exit定义的清理函数。
关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入。
调用_exit函数终止进程。
2.3.2 _exit函数
_exit函数也可以在代码中的任何地方退出进程，但是_exit函数会直接终止进程，并不会在退出进程前会做任何的收尾工作。
2.3.3 return方法
return是一种较为常见的退出进程方法。执行return n等同于执行exit(n),因为调用main的运行时函数会将main函数的返回值当做exit的参数来调用exit函数。
return num == exit(num)//在main函数中
2.3.4 方法分析对比
只有在main函数当中的return才能起到退出进程的作用，子函数当中return不能退出进程，而exit函数和_exit函数在代码中的任何地方使用都可以起到退出进程的作用
使用exit函数退出进程前，exit函数会执行用户定义的清理函数、冲刷缓冲，关闭流等操作，然后再终止进程，而_exit函数会直接终止进程，不会做任何收尾工作
exit()是C语言提供的函数，_exit()则是系统调用，在Linux环境中exit()函数底层调用了_exit()函数
2.4 进程异常退出
1. 向进程发送信号导致进程异常退出
如，使用kill -9 PID命令向进程发送9号信号导致进程异常退出、使用Ctrl+C导致进程异常退出
2. 代码错误导致进程运行时异常退出
如，当代码中出现野指针问题或者除0错误等都会导致进程运行时异常退出
三、进程等待
3.1 进程等待的意义
子进程退出，父进程若不读取子进程的退出信息，子进程就会变成僵尸进程，进而造成内存泄漏
进程一旦变成僵尸进程，那么就算是kill -9命令也无法将其杀死，因为该进程已经死去。可以将其父进程杀死使其变成孤儿进程。
父进程需要知道子进程退出状态等信息，以了解派发给子进程的任务是否完成
父进程需要通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程的退出信息
