进程与线程

进程

程序概念：

存放在磁盘上的指令和数据的有序集合（文件）

静态的

进程概念：

执行一个程序所分配的资源的总称

进程就是程序的一次执行过程

动态的，包括创建、调度、执行和消亡

进程包括代码、用户数据和系统数据（进程控制块、cpu寄存器的值、堆栈）

进程控制块（pcb）

进程标识PID

进程用户

进程状态、优先级

文件描述符表

进程类型

交互进程：在shell下启动。以在前台运行，也可以在后台运行。

批处理进程：和在终端无关，被提交到一个作业队列中以便顺序执行。

守护进程：和终端无关，一直在后台运行。

进程状态

运行态：进程正在运行或者准备运行

等待态：进程在等待一个事件的发生或某种系统资源 – 分为可中断和不可中断两种状态

停止态：进程被终止，收到信号后可以继续运行

死亡态：已终止的进程，但是pcb没有被释放（僵尸进程）

查看进程信息

ps 查看系统进程快照 ps -ef | grep ps aux(显示进程当前状态)

top 查看进程动态信息 top

/proc 查看进程详细信息

创建进程 - fork

pid_t fork(void);

以下代码在linux中运行:

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if(pid < 0)
    {
        perror("fork");
        return -1;
    }
    if(pid == 0)
    {
        printf("child process; my pid is %d\n", getpid());
    }
    else
    {
        printf("parent process; my pid is %d\n", getpid());
    }
}

父子进程：

1.子进程继承了父进程内容

2.父子进程有独立的地址空间，互不影响

3.若父进程先结束

○ 子进程成为孤儿进程，被init（1）进程收养

○ 子进程变成后台进程

4.若子进程先结束

○ 父进程如果没有及时回收，子进程变成僵尸进程

子进程从何处开始运行？从fork()之后语句开始执行。

父子进程谁先执行？不确定，由内核调度决定

父进程能否多次调用fork()? 子进程呢？都可以

结束进程 - exit/_exit

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
void exit(int status);
void _exit(int status); // 丢弃缓冲区

结束当前进程，并且将status 返回

exit结束进程时会刷新（流）缓冲区

以下代码在linux中运行:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
    printf("aaa");
    _exit(0);
    printf("bbbb");
}

exec函数族

调用exec函数族执行某个程序

进程当前内容被指定程序替换

实现让父子进程执行不同的程序

● 父进程创建子进程

● 子进程调用exec函数族

● 父进程不受影响

进程 - execl/execlp

int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

成功时执行置顶程序；失败时候返回EOF

path 执行程序名称，包含路径

arg… 传递给执行程序的参数列表

file 执行程序名称，在PATH中查找

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
    if(execl("/bin/ls", "ls", "-al", "/etc", NULL) < 0)
    {
  perror("execl");
    }
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
    if(execlp("ls", "ls", "-al", "/etc", NULL) < 0)
    {
      perror("execlp");
    }
}

进程 - execv/execvp

int execv(const char *path,  char *const arg[]);
int execvp(const char *file, char *const arg);

成功时执行置顶程序；失败时候返回EOF

arg… 封装成指针数组的形式

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
    char *argv[] = { "ls", "-al", "/etc", NULL};
    if(execv("/bin/ls",argv) < 0)
    {
      perror("execv");
    }
    if(execvp("ls",argv) < 0)
    {
      perror("execvp");
    }
}

进程 - system

int system(const char *command);

进程回收

● 子进程结束时候由父进程回收

● 孤儿进程由init进程回收

● 若没有及时回收会出现僵尸进程

进程回收 - wait

pid_t wait(int *status);

成功时候返回进程好；失败时候返回EOF

若子进程没有结束，父进程一直阻塞

若有多个子进程，则哪个先结束先回收哪个子进程

status 置顶保存子进程返回值和结束方式的地址

status 为NULL标志直接释放子进程的PCB

nclude <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main()
{
    int status;
    pid_t pid;
    if((pid = fork()) < 0)
    {
        perror("fork");
        return -1;
    }
    if(pid == 0)
    {
        sleep(1); 
        exit(2);
    }
    else
    {
        wait(&status);
        printf("%x\n", status);
    }
}

子进程通过exit/_exit/return返回某个值（0-255）；

父进程调用wait(&status)回收

● WIFEXITED(status) 判断子进程是否正常结束

● WEXITSTATUS(status) 获取子进程的返回值

● WIFSIGNALED(status) 判断子进程是否被信号结束

● WTERMSIG(status) 获取结束子进程的信号

进程回收 - waitpid

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int option);

成功时返回回收的子进程的pid或0;失败时返回EOF

pid可用于指定回收哪个子进程或者任意子进程

status指定用于保存子进程返回值和结束方式的地址

option指定回收方式 0或者 WNOHANG

waitpid(pid, &status, 0);
waitpid(pid, &status, WNOHANG);
waitpid(-1, &status, 0);
waitpid(-1, &status, WNOHANG);

守护进程

守护进程（Daemon）是linux三种进程类型之一

通常在系统启动时运行，系统关闭时结束

Linux系统中大量使用，很多服务程序以守护进程形式运行

特点

● 始终在后台运行

● 独立于任何终端

● 周期性的执行某种任务或者等待处理特定事件

守护进程 - 会话、控制终端

● Linux以会话（session）、进程组的方式管理进程

● 每个进程属于一个进程组（子进程和父进程在同一个进程组）

● 会话是一个或者多个进程组的集合。通常用户打开一个终端时，系统会创建一个会话。所有通过该终端运行的进程都属于这个会话

● 终端关闭时候，多有相关的进程都会被结束

守护进程 - 创建

1.创建子进程，父进程退出

if(fork>0)
{
    exit(0);
}

● 子进程变成孤儿进程，被init进程收养

● 子进程在后台运行

2.子进程创建新会话

if(setsid() < 0)
{
    exit(-1);
}

● 子进程成为新的会话组长

● 子进程脱离原先的终端

3.更改当前工作目录

chdir("/");
chdir("/tmp");

● 守护进程一直在后台运行，其工作目录不能被卸载

● 重新设定当前工作目录cwd

4.重设文件权限掩码

if(umask(0) < 0)
{
    exit(-1);
}

● 文件权限掩码设置为0

● 只影响当前进程

5.关闭打开的文件描述符

for(int i = 0; i < getdtablesize(), i++)
{
    close(i);
}

● 关闭所有从父进程继承的打开文件

● 已经脱离终端， stdin/ stdout/ stderr无法在使用

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <time.h>
#include <sys/stat.h>
int main()
{
    pid_t pid;
    FILE *fp;
    time_t t;
    if((pid = fork()) < 0)
    {
        perror("fork");
        exit(-1);
    }
    if(pid > 0)
    {
        exit(0);
    }
    setsid();
    umask(0);
    chdir("/tmp");
    for(int i = 0; i < getdtablesize(); i++)
    {
        close(i);
    }
    if((fp = fopen("time.log","a+")) == NULL)
    {
        perror("fopen");
        exit(-1);
    }
    while(1)
    {
        time(&t);
        fprintf(fp, "%s", ctime(&t));
        fflush(fp); 
        sleep(1);
    }
}

进程与线程 -- C/C++（一）