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1.进程创建
2.进程终止
3.进程等待
4.进程程序替换
5.自主Shell命令行解释器
1.进程创建
1.1fork函数
在linux中fork函数是非常重要的函数，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程。
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
返回值：⼦进程中返回0，⽗进程返回⼦进程id，出错返回-1
进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做：
●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中
●fork返回，开始调度器调度
当一个进程调用fork之后，就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。但每个进程都将开始它们自己的旅程，如下实例：
int main( void )
{
pid_t pid;
printf("Before: pid is %d\n", getpid());
if ( (pid=fork()) == -1 )perror("fork()"),exit(1);
printf("After:pid is %d, fork return %d\n", getpid(), pid);
sleep(1);
return 0;
}
运⾏结果：
[root@localhost linux]# ./a.out
Before: pid is 43676
After:pid is 43676, fork return 43677
After:pid is 43677, fork return 0
可以看到有三行输出，一行before，两行after。进程43696先打印before消息，然后打印after。零一个after消息由43677打印。为什么43677没有打印before？
所以，fork之前父进程独立执行，fork之后，父子两个执行流分别执行。注：fork之后，谁先执行完全由调度器决定。
1.2fork函数返回值
●子进程返回0
●父进程返回的是子进程的pid
1.3写时拷贝
通常，父子代码共享，若父子不写入，则数据也是共享的，当任意一方试图写入，就会以写时拷贝的方式各自一份副本。
因为有写时拷贝技术的存在，所以父子进程得以彻底分离。完成了进程独立性的技术保证。写时拷贝，是一种延时申请技术，可以提高整机内存的使用率。
1.4fork常规用法
●一个父进程希望复制自己，使父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。
1.5fork调用失败的原因
●系统中有太多的进程
●实际用户的进程数超过了限制
2.进程终止
进程终止的本质是释放系统资源，就是释放进程申请的相关内核数据结构和对应的数据和代码
2.1进程退出场景
●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
2.2进程常见退出方法
正常终止（可以通过echo $?查看进程退出码）：
1.从main返回
2.调用exit
3.调用_exit
异常退出：
●ctrl+c，信号终止
2.2退出码
退出码（退出状态）可以告诉我们最后一次执行命令的状态。在命令结束以后，我们可以知道命令是成功完成还是以错误结束的。其基本思想是，程序返回退出代码0时表示执行成功，没有问题。代码1或0以外的任何代码都被视为不成功。
Linux Shell中主要退出码：
| 退出码 | 解释 |
| 0 | 命令成功执行 |
| 1 | 通用错误代码 |
| 2 | 命令（或参数）使用不当 |
| 126 | 权限被拒绝（或）无法执行 |
| 127 | 未找到命令，或PATH错误 |
| 128+n | 命令被信号从外部终止，或遇到致命错误 |
| 130 | 通过Ctr+C或SIGINT终止（终止代码2或键盘中断） |
| 143 | 通过SIGTERM终止（默认终止） |
| 255/* | 退出码超过了0~255的范围，因此无法重新计算（LCTT译注：超过255后，用退出码取模） |
●退出码0表示命令执行无误，这是完成命令的理想状态
●退出码1也可以将其解释未“不被允许的操作”。例如在没有sudo权限的情况下使用yum；再例如除以0等操作也会返回错误码1，对应的命令为let a=1/0
●130（SIGINT或^C）和143（SIGTERM）等终止信号是非常典型的，它们属于128+n信号，其中n表示终止码
●可以使用strerror函数来获取退出码对应的描述
2.3_exit函数
#include <unistd.h>
void _exit(int status);
参数：status 定义了进程的终⽌状态，⽗进程通过wait来获取该值
●说明：虽然status是int，但是仅有低8位（位图）可以被父进程所用。所以_exit(-1)时，在终端执行$?发现返回值是255
2.4exit函数
#include <unistd.h>
void exit(int status);
exit最后也会调用_exit，但在调用_exit之前，还做了其它工作：
1.执行用户通过atexit或on_exit定义的清理函数
2.关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入
3.调用_exit
exit与_exit的区别：
1.前者是语言的函数（C）；而后者是系统的函数
2.exit中内嵌了_exit
3.调用前者后会清空缓存区，然后退出；而后者不会清空缓存区
int main()
{
printf("hello");
exit(0);
}
运⾏结果:
[root@localhost linux]# ./a.out
hello[root@localhost linux]#
int main()
{
printf("hello");
_exit(0);
}
运⾏结果:
[root@localhost linux]# ./a.out
[root@localhost linux]#2.5return退出
return是一种更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的返回值当作exit的参数。
3.进程等待
3.1进程等待必要性
●由于子进程退出，父进程若不管不顾，就可能照成“僵尸进程”的问题，进而造成内存泄露的问题
●另外，进程一旦变成僵尸状态，就刀枪不入，就算是kill -9也无能为力，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程
●最后，父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。如：子进程运行完成，结果对还是不对，或者是否正常退出
●父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息
3.2进程等待的方法
3.2.1wait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
3.2.2waitpid方法
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：
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。
status: 输出型参数
WIFEXITED(status): 若为正常终⽌⼦进程返回的状态，则为真。（查看进程
是否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED⾮零，提取⼦进程退出码。（查看进程
的退出码）
options:默认为0，表⽰阻塞等待
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。
●若子进程已经退出，调用wait/waitpid时，wait/waitpid会立即返回，并且释放资源，获取子进程退出信息
●若在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在且正常运行，则进程可能阻塞
●若不存在该子进程，则立即出错返回
3.2.3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
●若传递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（只研究低16比特位）
测试代码
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main( void )
{
pid_t pid;
if ( (pid=fork()) == -1 )
perror("fork"),exit(1);
if ( pid == 0 ){
sleep(20);
exit(10);
} else {
int st;
int ret = wait(&st);
if ( ret > 0 && ( st & 0X7F ) == 0 ){ // 正常退出
printf("child exit code:%d\n", (st>>8)&0XFF);
} else if( ret > 0 ) { // 异常退出
printf("sig code : %d\n", st&0X7F );
}
}
}
测试结果：
# ./a.out #等20秒退出
child exit code:10
# ./a.out #在其他终端kill掉
sig code : 9
3.2.4阻塞与非阻塞等待
●进程的阻塞等待方式：
int main()
{
pid_t pid;
pid = fork();
if(pid < 0){
printf("%s fork error\n",__FUNCTION__);
return 1;
} else if( pid == 0 ){ //child
printf("child is run, pid is : %d\n",getpid());
sleep(5);
exit(257);
} else{
int status = 0;
pid_t ret = waitpid(-1, &status, 0);//阻塞式等待，等待5S
printf("this is test for wait\n");
if( WIFEXITED(status) && ret == pid ){
printf("wait child 5s success, child return code is
:%d.\n",WEXITSTATUS(status));
}else{
printf("wait child failed, return.\n");
return 1;
}
}
return 0;
}
运⾏结果:
[root@localhost linux]# ./a.out
child is run, pid is : 45110
this is test for wait
wait child 5s success, child return code is :1.●进程的非阻塞等待方式：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <vector>
typedef void (*handler_t)(); // 函数指针类型
std::vector<handler_t> handlers; // 函数指针数组
void fun_one() {
printf("这是⼀个临时任务1\n");
}
void fun_two() {
printf("这是⼀个临时任务2\n");
}
void Load() {
handlers.push_back(fun_one);
handlers.push_back(fun_two);
}
void handler() {
if (handlers.empty())
Load();
for (auto iter : handlers)
iter();
}
int main() {
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid < 0) {
printf("%s fork error\n", __FUNCTION__);
return 1;
} else if (pid == 0) { // child
printf("child is run, pid is : %d\n", getpid());
sleep(5);
exit(1);
} else {
int status = 0;
pid_t ret = 0;
do {
ret = waitpid(-1, &status, WNOHANG); // ⾮阻塞式等待
if (ret == 0) {
printf("child is running\n");
}
handler();
} while (ret == 0);
if (WIFEXITED(status) && ret == pid) {
printf("wait child 5s success, child return code is :%d.\n",
WEXITSTATUS(status));
} else {
printf("wait child failed, return.\n");
return 1;
}
}
return 0;
}转载自 CSDN-专业IT技术社区
原文链接：https://blog.csdn.net/2501_93697341/article/details/164729480
