引出
我們學(xué)習(xí)了進(jìn)程，是為了去用多進(jìn)程，那么，為什么需要用到多進(jìn)程呢？
1：為了提高效率，支持大用戶量的并發(fā)。
2：一些大型的服務(wù)器程序，是常年補(bǔ)下電的，需要一直運行，而服務(wù)器系統(tǒng)崩潰是很嚴(yán)重的事情，那么，就需要有多進(jìn)程，一個進(jìn)程掛掉了不能影響另外一個進(jìn)程的使用，這樣，對用戶來說，是體會不到的，不影響業(yè)務(wù)的進(jìn)行。
舉例：銀行怎么提高效率？多開幾個窗口，每個窗口都在做業(yè)務(wù)。
舉例：之前在華為的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品項目中使用多進(jìn)程的舉例。
一：進(jìn)程的創(chuàng)建
一個現(xiàn)有進(jìn)程（父進(jìn)程）可以通過調(diào)用fork()函數(shù)來創(chuàng)建一個跟現(xiàn)有進(jìn)程一模一樣的新進(jìn)程(子進(jìn)程)。
頭文件：? #include <unistd.h>
函數(shù)原型：pid_t fork(void);pid_t 實際就是int類型。
返回值：? 如果創(chuàng)建子進(jìn)程成功，則返回給父進(jìn)程的是子進(jìn)程的id，返回給子進(jìn)程的是0。
? ? ? ? ? 如果失敗，則返回給父進(jìn)程的是-1，并置errno。
注意：1：子進(jìn)程創(chuàng)建的過程：會復(fù)制父進(jìn)程的所有資源，包括堆,棧，rodata段，data段，bss段, 緩沖區(qū)。但是系統(tǒng)相關(guān)信息,代碼段共享。
? ? ? 2：fork之后父，子進(jìn)程誰先執(zhí)行是不確定，取決系統(tǒng)的調(diào)度算法。
? ? ? 3：fork之后，父子進(jìn)程都是從fork下一條語句開始執(zhí)行。
? ? ? 4：fork之后，父子進(jìn)程擁有獨立的4G虛擬地址空間?；ハ嗖挥绊?。
? ? ? 5：fork之后，子進(jìn)程會繼承父進(jìn)程的打開的文件描述符集合，共享文件狀態(tài)標(biāo)志位和文件的偏移量。
例如：打開一個文件，在父親進(jìn)程中用文件描述符偏移到文件的中間。如果此時創(chuàng)建子進(jìn)程，則子進(jìn)程也是也是從文件的中間開始的。
步驟：1：int main(){fork();printf("hello\n");}? hello打印了兩遍，說明進(jìn)程已經(jīng)創(chuàng)建。
2：查看返回值，并且在父子進(jìn)程中個分別打印自己的id。
? 3：解釋下邊代碼運行結(jié)果打印兩邊hello的原因。（原因就是fork出來的子進(jìn)程，會完全的復(fù)制父進(jìn)程的所有資源，包括緩沖區(qū)）
? ? printf("hello");
? ? pid = fork();
===================================================================
僵尸子進(jìn)程：子進(jìn)程結(jié)束的時候，父進(jìn)程沒有進(jìn)行收尸操作(父進(jìn)程還存在)，此時占用資源。
孤兒進(jìn)程：父進(jìn)程結(jié)束了，子進(jìn)程會變成孤兒進(jìn)程，會自動被init進(jìn)程所收養(yǎng)。
===================================================================
我們看到man幫助中，有個copy_on_write這樣的字眼，這個是什么東西？我們來拓展介紹一下。
《寫時拷貝技術(shù)》
<2>vfork
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t vfork(void);
功能：創(chuàng)建子進(jìn)程
參數(shù)：無
返回值：成功，對父進(jìn)程而言。返回子進(jìn)程的PID好。
? ? ? ? ? ? ? 對子進(jìn)程而言。返回0.
? ? ? ? ? ? ? 錯誤，返回-1。
fork與vfork的區(qū)別：
<1>fork函數(shù)父子進(jìn)程誰先運行不確定，由系統(tǒng)調(diào)度決定。
? vfork函數(shù)子進(jìn)程先運行，此時父進(jìn)程會阻塞，子進(jìn)程會一直運行在父進(jìn)程的地址空間，直到子進(jìn)程調(diào)用exit結(jié)束后才會運行，如果這時子進(jìn)程修改了某個變量，這將影響到父進(jìn)程的變量。
<2>fork 函數(shù)的正文段共享，其他段被子進(jìn)程復(fù)制。
? ? vfork函數(shù)的子進(jìn)程直接共享父進(jìn)程的虛擬地址空間。
<3> 來看一下父子進(jìn)程對同一文件的操作
先open一個文件，再fork，然后分別再父子進(jìn)程中寫入內(nèi)容，結(jié)果是追加寫
先fork，然后分在父子進(jìn)程中打開同一文件，然后分別寫入內(nèi)容，結(jié)果分別寫
為什么？下邊第一個圖是兩個獨立的進(jìn)程打開同一個文件，第二個圖是先open，再fork之后父子進(jìn)程對文件共享的關(guān)系圖。文件表項是在內(nèi)核空間，進(jìn)程間共享的。
二：進(jìn)程的退出
1：相關(guān)退出函數(shù)
? <1>return? 結(jié)束一個函數(shù)的執(zhí)行。（當(dāng)前程序不一定結(jié)束。）
<2>void exit(int status)[庫函數(shù)]
功能：結(jié)束一個進(jìn)程。結(jié)束之前會刷新緩沖區(qū)。
參數(shù)：@status? ? 進(jìn)程狀態(tài)的標(biāo)志。0表示正常結(jié)束，其他表示異常結(jié)束。
<3>void? _exit(int status) [系統(tǒng)調(diào)用]
功能：結(jié)束一個進(jìn)程。結(jié)束之前不會刷新緩沖區(qū)。
參數(shù)：@status
2：return和exit的區(qū)別
2.1. return返回函數(shù)值，是關(guān)鍵字；exit是一個函數(shù)。
2.2. return是語言級別的，它表示了調(diào)用堆棧的返回；而exit是系統(tǒng)調(diào)用級別的，它表示了一個進(jìn)程的結(jié)束。
2.3. return是函數(shù)的退出(返回)；exit是進(jìn)程的退出。
2.4. return是C語言提供的，exit是操作系統(tǒng)提供的（或者函數(shù)庫中給出的）。
2.5. return用于結(jié)束一個函數(shù)的執(zhí)行，將函數(shù)的執(zhí)行信息傳出個其他調(diào)用函數(shù)使用；exit函數(shù)是退出應(yīng)用程序，刪除進(jìn)程使用的內(nèi)存空間，并將應(yīng)用程序的一個狀態(tài)返回給OS，這個狀態(tài)標(biāo)識了應(yīng)用程序的一些運行信息，這個信息和機(jī)器和操作系統(tǒng)有關(guān)，一般是?0 為正常退出，非0 為非正常退出。
2.6. 非主函數(shù)中調(diào)用return和exit效果很明顯，但是在main函數(shù)中調(diào)用return和exit的現(xiàn)象就很模糊，多數(shù)情況下現(xiàn)象都是一致的。
3：exit和_exit的區(qū)別
3.1：exit是庫函數(shù)，_exit是系統(tǒng)調(diào)用，exit是基于_exit的實現(xiàn)。
3.2：exit退出進(jìn)程會清理IO緩沖區(qū)，_eixt不會。
三：進(jìn)程的替換（exec函數(shù)族）
1.環(huán)境變量
或者稱為全局變量，存在與所有的shell 中，在你登陸系統(tǒng)的時候就已經(jīng)有了相應(yīng)的系統(tǒng)定義的環(huán)境變量了。Linux 的環(huán)境變量具有繼承性，即子shell 會繼承父shell 的環(huán)境變量。
查看當(dāng)前系統(tǒng)的全部環(huán)境變量信息：env命令
修改當(dāng)前系統(tǒng)環(huán)境變量信息：直接修改對應(yīng)的環(huán)境變量的值(臨時的，只再當(dāng)前shell生效)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 永久修改：修改配置文件(按照層級)? ?
/etc/profile.d->?/etc/bashrc?->~/.bash_profile?->?~/.bashrc?
~/.bash_profile? 用戶登錄時被讀取，其中包含的命令被執(zhí)行。
? ? ~/.bashrc? 啟動新的shell時被讀取，并執(zhí)行。
需要重點關(guān)注的：PATH：決定了shell將到哪些目錄中尋找命令或程序
舉例：a.out的執(zhí)行，不帶./看是否可以？
? ? ? 修改PATH環(huán)境變量，把a(bǔ).out的文件所在路徑加進(jìn)去，然后再次執(zhí)行。
2. exec函數(shù)族
?<1>頭文件
#include <unistd.h>
<2>函數(shù)原型
extern char **environ;
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
返回值：成功返回0，失敗返回-1。
參數(shù)：@param path: 可執(zhí)行文件的路徑名
? @param file: 可執(zhí)行文件名,只能搜索環(huán)境變量 PATH 指定的路徑
? @parma arg: 可執(zhí)行文件名以及參數(shù),參數(shù)列表需要以 NULL 結(jié)尾
? @param argv[]: 參數(shù)數(shù)組,可以取代參數(shù)列表
? @param evnp[]: 環(huán)境變量數(shù)組
?應(yīng)用舉例：? ? ?
execl("/bin/ls","ls","-l",NULL);? ./a.out? argv[0]:./a.out? 1 + 2? argv[1]
execlp("ls","ls","-l",NULL);
char * const envp[] = {"USER=root","PATH=/bin",NULL};
execle("./app","./app","1",NULL,envp) ;
char * const argv[] = {"ls","-l",NULL};
execv("/bin/ls",argv);
char * const argv[] = {"ls","-l",NULL};
execvp("ls",argv) ;
char * const argv[] = {"ls","-l",NULL};
char * const envp[] = {"USER=root","PATH=/bin",NULL};
execvpe("ls",argv,envp);
.* 練習(xí)
1.自己寫一個calc.c，要求實現(xiàn)加減乘除功能。gcc calc.c -o calc
./calc 12 + 20
2.自己寫一個execl_home.c，要求使用execl調(diào)用calc打印相應(yīng)的內(nèi)容
參考代碼：calc.c，main.c?
calc.c：./calc 10 - 20? ? 10
execl_home.c:./execl 10 + 20
.*練習(xí)
實現(xiàn)一個簡單的shell。
問題描述參考《myshell的實現(xiàn)》? ?
strtok函數(shù)的使用。
四：進(jìn)程的等待
僵尸進(jìn)程：子進(jìn)程結(jié)束的時候，父進(jìn)程沒有進(jìn)行收尸操作(父進(jìn)程還存在)，此時子進(jìn)程還占用資源。這時候的子進(jìn)程就是僵尸進(jìn)程。
父進(jìn)程回收子進(jìn)程資源的時機(jī)：(1)父進(jìn)程結(jié)束? (2)處理子進(jìn)程結(jié)束時候發(fā)送的SIGCHILD信號來回收資源。
僵尸進(jìn)程的危害：僵尸態(tài)子進(jìn)程已經(jīng)結(jié)束，它占用大部分資源已經(jīng)釋放，但是仍然保留PID資源。 如果父進(jìn)程一直不退出，就一直不會回收子進(jìn)程的僵尸資源，這樣產(chǎn)生僵尸態(tài)子進(jìn)程過多，會導(dǎo)致PID資源耗盡，創(chuàng)建子進(jìn)程失敗。
那為什么還要設(shè)計僵尸進(jìn)程呢？給進(jìn)程設(shè)置僵尸狀態(tài)的目的是維護(hù)子進(jìn)程的信息，以便父進(jìn)程在以后某個時間獲取。這些信息包括子進(jìn)程的進(jìn)程ID、終止?fàn)顟B(tài)以及資源利用信息(CPU時間，內(nèi)存使用量等等)。
解決辦法：為了防止產(chǎn)生僵尸進(jìn)程，在fork子進(jìn)程之后我們都要wait它們；同時，當(dāng)子進(jìn)程退出的時候，內(nèi)核都會給父進(jìn)程一個SIGCHLD信號，所以我們可以建立一個捕獲SIGCHLD信號的信號處理函數(shù)，在函數(shù)體中調(diào)用wait（或waitpid），就可以清理退出的子進(jìn)程以達(dá)到防止僵尸進(jìn)程的目的。
<1>wait的用法
函數(shù)原型：pid_t wait(int? *status)
函數(shù)功能：回收僵尸態(tài)子進(jìn)程，如果沒有僵尸態(tài)的子進(jìn)程則阻塞，如果沒有子進(jìn)程會立即返回。
函數(shù)參數(shù)：@status? 是一個整型指針，指向的對象用來保存子進(jìn)程退出時的狀態(tài)
? a. status若是為NULL ，表示忽略子進(jìn)程退出時的狀態(tài)。
? b. status若是不為NULL ，表示保存子進(jìn)程退出時的狀態(tài)。
返回值：成功返回僵尸態(tài)子進(jìn)程的PID，失敗返回-1(沒有子進(jìn)程)。
大部分的時候，我們不需要關(guān)注子進(jìn)程退出時候的狀態(tài)，只是想把這個僵尸子進(jìn)程干掉，這個時候，我們就不需要傳遞實際的status獲取狀態(tài)，直接傳NULL進(jìn)去就可以了，但是，也有的時候，我們是需要關(guān)注這個狀態(tài)的，比如我確實需要知道子進(jìn)程是不是正常退出的，還是異常退出的。那我們呢就需要知道傳出來的status不同的值代表什么意思。
WIFEXITED(status)? ? 宏返回真表示進(jìn)程正常退出
WEXITSTATUS(status)? 取得子進(jìn)程exit()返回的結(jié)束代碼，一般會先用WIFEXITED來判斷是否正常結(jié)束，然后才使用此宏。
===============================================
WIFSIGNALED(status)? 如果子進(jìn)程是因為信號而結(jié)束則，返回值為非0 。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 否則，返回值為0。
WTERMSIG(status)? ? 取得子進(jìn)程因信號而中止的信號代碼，一般會先用 WIFSIGNALED來判斷后，然后才使用此宏。
注意：wait函數(shù)是以阻塞（暫停）方式等待子進(jìn)程結(jié)束，等待當(dāng)前父進(jìn)程的任一子進(jìn)程的退出！
? ? ? 如果是多個子進(jìn)程，要實現(xiàn)對所有子進(jìn)程的收尸操作，需要循環(huán)調(diào)用wait來實現(xiàn)！
思考：什么是阻塞，什么是非阻塞呢？
阻塞： 得到調(diào)用的結(jié)果之前。一直等待。直到獲得了結(jié)果再去做其他的事情。
非阻塞：得到調(diào)用的結(jié)果之前。你可以做其它的事情。當(dāng)獲得了結(jié)果告訴我一聲就可以了。
例如：exit(5) 結(jié)束子進(jìn)程。則我們調(diào)用WEXITSTATUS(status)就返回5.
練習(xí)：
fork一個子進(jìn)程,子進(jìn)程打印自己的pid,然后死循環(huán),(用信號終止子進(jìn)程)
父進(jìn)程wait子進(jìn)程結(jié)束,要獲得子進(jìn)程終止的信號編號。
<2>waitpid的用法
waitpid 函數(shù)常見用法如下:
1. 使用非阻塞的方式等待特定子進(jìn)程退出
while(waitpid(pid,&status,WNOHANG) == 0)
usleep(50000);
2. 阻塞等待任意子進(jìn)程退出
waitpid(-1,&status,0);====wait(&status)
waitpid(-1,NULL,0);=====wait(NULL);
3. 非阻塞等待任意子進(jìn)程退出
waitpid(-1,&status,WNOHANG);
4.阻塞等待特定子進(jìn)程的退出
waitpid(pid,&status, 0);
.*練習(xí)
父? 子
使用waitpid(pid, NULL,0)指定這個子進(jìn)程，阻塞式的等待它退出
waitpid(-1, &sta, WNOHANG)非阻塞等待任意子進(jìn)程退出，獲取它的退出狀態(tài)，正常退出打印退出碼，因為信號退出，打印對應(yīng)的信號值
