Linux并发程序设计(1):进程的创建和回收

目录

1、基本概念概念

1.1 程序

1.2 进程

1.3 进程的内容

1.4 进程类型

1.5 进程状态

2、常用命令

2.1 查看进程信息

2.2 改变进程优先级

2.2.1 按用户指定的优先级运行进程

2.2.2 改变正在运行进程的优先级

2.3 其他相关指令

3、进程的创建和结束

3.1 子进程创建

3.1.1 子进程概念

3.1.2 子进程创建-fork

3.1.3 父子进程

3.2 进程结束

3.3 进程回收

3.3.1 进程回收-wait

3.3.2 进程回收 – waitpid

4、代码实验

5、总结

1、基本概念概念

1.1 程序

存放在磁盘上的指令和数据的有序集合（文件）

静态的

1.2 进程

执行一个程序所分配的资源的总称；

进程是程序的一次执行过程；

动态的，包括创建、调度、执行和消亡；

1.3 进程的内容

BSS段：BSS段通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。BSS是英文Block Started by Symbol的简称。
数据段：数据段通常是指用来存放程序中已初始化的全局变量的一块内存区域。
代码段：代码段通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，在代码段中，也有可能包含一些只读的常数变量，例如字符串常量等。
堆（heap）：堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段，当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）
栈(stack)：栈又称堆栈，是用户存放程序临时创建的局部变量，（但不包括static声明的变量，static意味着在数据段中存放变量）。除此以外，在函数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，并且待到调用结束后，函数的返回值也会被存放回栈中。由于栈的先进后出特点，所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上讲，我们可以把堆栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区。
进程控制块（pcb)：PID，进程优先级，文件描述符表。

1.4 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。

1.5 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；
停止态：进程被中止，收到信号后可继续运行；
僵尸态：已终止的进程，但pcb没有被释放。

2、常用命令

2.1 查看进程信息

ps 查看系统进程快照
top 查看进程动态信息
/proc 查看进程详细信息
shift +> 后翻页
shift +< 前翻页
top -p PID 查看某个进程

ps 命令详细参数：

-e：显示所有进程

-l：长格式显示更加详细的信息

-f 全部列出，通常和其他选项联用

2.2 改变进程优先级

2.2.1 按用户指定的优先级运行进程

nice [-n NI值] 命令

NI 范围是 -20~19。数值越大优先级越低
普通用户调整 NI 值的范围是 0~19，而且只能调整自己的进程。
普通用户只能调高 NI 值，而不能降低。如原本 NI 值为 0，则只能调整为大于 0。
只有 root 用户才能设定进程 NI 值为负值，而且可以调整任何用户的进程。

2.2.2 改变正在运行进程的优先级

renice [优先级] PID

2.3 其他相关指令

jobs 查看后台进程
bg 将挂起的进程在后台运行
fg 把后台运行的进程放到前台运行

3、进程的创建和结束

3.1 子进程创建

3.1.1 子进程概念

子进程为由另外一个进程（对应称之为父进程）所创建的进程。

3.1.2 子进程创建-fork

#include  <unistd.h>

pid_t  fork(void);

创建新的进程，失败时返回-1；
成功时父进程返回子进程的进程号，子进程返回0；
通过fork的返回值区分父进程和子进程。

3.1.3 父子进程

子进程继承了父进程的内容
父子进程有独立的地址空间，互不影响
若父进程先结束

-子进程成为孤儿进程，被init进程收养

-子进程变成后台进程

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

3.2 进程结束

#include <stdlib.h> 
#include  <unistd.h>

void  exit(int  status);
void  _exit(int  status);
void  _Exit(int  status);

结束当前的进程并将status返回
exit结束进程时会刷新(流)缓冲区

3.3 进程回收

3.3.1 进程回收-wait

子进程结束时由父进程回收
孤儿进程由init进程回收
若没有及时回收会出现僵尸进程

#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

成功时返回回收的子进程的进程号；失败时返回EOF
若子进程没有结束，父进程一直阻塞
若有多个子进程，哪个先结束就先回收
status 指定保存子进程返回值和结束方式的地址
status为NULL表示直接释放子进程PCB,不接收返回值

WIFEXITED(status)	判断子进程是否正常结束
WEXITSTATUS(status)	获取子进程返回值
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类型

3.3.2 进程回收 – waitpid

#include  <sys/wait.h>

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 WNOHANG

参数：

pid

pid>0时，只等待进程ID等于pid的子进程，不管其它已经有多少子进程运行结束退出了，只要指定的子进程还没有结束，waitpid就会一直等下去。
pid=-1时，等待任何一个子进程退出，没有任何限制，此时waitpid和wait的作用一模一样。
pid=0时，等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid不会对它做任何理睬。
pid<-1时，等待一个指定进程组中的任何子进程，这个进程组的ID等于pid的绝对值。

options

options提供了一些额外的选项来控制waitpid，目前在Linux中只支持WNOHANG和WUNTRACED两个选项，这是两个常数，可以用"|"运算符把它们连接起来使用。

WNOHANG ：若由pid指定的子进程未发生状态改变(没有结束)，则waitpid()不阻塞，立即返回0
WUNTRACED：返回终止子进程信息和因信号停止的子进程信息

4、代码实验

实现进程的创建与结束

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>

int main(int argc,char** argv)
{
	pid_t pid;
	pid_t rpid;
	pid = fork();//创建子进程
	int status;
	if(pid<0)//创建失败
	{
		perror("fork");
		return 0;
	}
	else if(pid == 0)//子进程
	{
		sleep(1);
		printf("child will exit");
		exit(2);
	}
	else if(pid > 0)//主进程
	{
		rpid = wait(&status);//回收子进程
		printf("Get child status = %x\n",WEXITSTATUS(status));
	}
	while(1)
	{
		sleep(1);
	}
	return 0;
}

运行截图