進(jìn)程概念

進(jìn)程是程序在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行一次的過程，也就是一個(gè)執(zhí)行中的程序，進(jìn)程是一個(gè)獨(dú)立的邏輯控制流，獨(dú)占處理器，相當(dāng)于工人和機(jī)器，進(jìn)程具有私有的地址空間，獨(dú)占存儲器系統(tǒng)，相當(dāng)于工廠；進(jìn)程的本質(zhì)是程序在地址空間中按照代碼邏輯控制流執(zhí)行的過程，同時(shí)進(jìn)程是資源分配的最小單位；

進(jìn)程和程序的區(qū)別

進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，并且具有生命周期，并且一個(gè)進(jìn)程只能對應(yīng)于一個(gè)程序；相反，程序是動(dòng)態(tài)的指令集合，一個(gè)程序可以對應(yīng)于多個(gè)進(jìn)程；

進(jìn)程的狀態(tài)

就緒：Ready，當(dāng)進(jìn)程獲得出CPU以外的所有的必要的資源時(shí)，進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)，也就是說當(dāng)進(jìn)程得到CPU就可以立即運(yùn)行；
?運(yùn)行：Runing，進(jìn)程正在占據(jù)CPU資源；
?阻塞(Blocked)：進(jìn)程猶豫等待某個(gè)事件發(fā)生而無法執(zhí)行時(shí)，進(jìn)程被迫放棄CPU執(zhí)行資源；

進(jìn)程的創(chuàng)建

進(jìn)程的查看

Windows可以使用tasklist 例如：tasklist / F1 "PID eq 進(jìn)程PID"；
在Linux底下可以使用ps命令進(jìn)行查看，ps命令的相關(guān)選項(xiàng)：
?user：表示進(jìn)程所屬的用戶；
?PID：表示進(jìn)程ID；
?ppid：表示父進(jìn)程ID；
?%CPU：表示CPU占有率；
?%mem：表示內(nèi)存占有率；
?VSZ：表示進(jìn)程虛擬大??；
?RSS：表示常駐內(nèi)存，也就是內(nèi)存中頁面的數(shù)量；
?tty：表示進(jìn)程使用的終端；
?stat：表示進(jìn)程的狀態(tài)；
?start：表示啟動(dòng)進(jìn)程的時(shí)間；
?TIME ：表示進(jìn)程消耗CPU的時(shí)間；
?command：表示打開進(jìn)程的命令和參數(shù)；
?進(jìn)程狀態(tài)標(biāo)識符：
??D:表示不可中斷進(jìn)程，Uninterruptible；
??R:表示正在運(yùn)行，或者在隊(duì)列中的進(jìn)程；
??S:處于休眠狀態(tài)；
??T:進(jìn)程處于停止或者被追蹤狀態(tài)；
??Z:僵尸進(jìn)程；
??W:表示進(jìn)入內(nèi)存交換，從內(nèi)核2.6以后開始失效；
??X:表示死掉的進(jìn)程；
??<:表示高優(yōu)先級；
??n:表示低優(yōu)先級；
??s:表示包含子進(jìn)程；
??+:表示位于后臺的進(jìn)程組;
?查看某個(gè)具體的進(jìn)程：ps -p pid；ps -Ｃ在命令行進(jìn)行查看；同樣的還可以使用pstree進(jìn)行查看，但是可能需要安裝yum install psmisc -y；同樣的的還可以使用top命令動(dòng)態(tài)的查看系統(tǒng)進(jìn)程；

進(jìn)程的殺死

windows：task kill /F /PID 或者task kill /F /IM 程序名
?linux：kill 進(jìn)程標(biāo)識PID
?與進(jìn)程相關(guān)的文件一般在/proc/底下，通常是進(jìn)程id作為目錄名的文件；

進(jìn)程的操作

進(jìn)程的標(biāo)識通常使用pid來完成，獲取當(dāng)前進(jìn)程的id使用函數(shù)pid_t getpid();獲取當(dāng)前進(jìn)程父進(jìn)程的ID使用函數(shù)pid_t getppid()；

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(){
    printf("PID:%dPPID:%d\n",getpid(),getppid());//分別用于獲得當(dāng)前進(jìn)程ID和父進(jìn)程ID;
    for(;;);
}

關(guān)于進(jìn)程的創(chuàng)建

fork()函數(shù)

函數(shù)失敗時(shí)返回值是-1，返回值為0表示子進(jìn)程邏輯控制流，如果返回值為其他，表示父進(jìn)程控制流；
?函數(shù)的特點(diǎn):
??1、調(diào)用一次，返回兩次；
??2、相同但是具有獨(dú)立的地址空間；
??3、可以并發(fā)執(zhí)行；
??4、這個(gè)函數(shù)的本質(zhì)是函數(shù)堆棧數(shù)據(jù)，text文本的復(fù)制；
函數(shù)的本質(zhì)是父進(jìn)程函數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)的復(fù)制，然后分叉出另一個(gè)函數(shù)；

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(){
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    pid_t pid = fork();
    fork();
    if(pid == 0){// child
        printf("this is child\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
    }else{
        printf("this is father\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
    }
    for(;;);
}

子進(jìn)程是父進(jìn)程的副本，它將獲得父進(jìn)程數(shù)據(jù)空間、堆、棧等資源的副本。注意，子進(jìn)程持有的是上述存儲空間的“副本”，這意味著父子進(jìn)程間不共享這些存儲空間。
fork02.c:這個(gè)函數(shù)是用來構(gòu)建子進(jìn)程，用來輸出一些值；

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int i = 100;
int main(){
    int j=100;
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
        int k;
        for(k=0;k<10000;k++)
            printf("this is childi%d\t j%d\n",++i,++j);
    }else{
        int k;
        for(k=0;k<10000;k++)
            printf("this is fatheri%d\t j%d\n",--i,--j);
    }
}

fork03.c：這個(gè)函數(shù)父進(jìn)程在增加變量的值，子進(jìn)程在減小函數(shù)的值，用來模擬兩個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行情況；

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int i = 100;
int main(){
    int j=100;
    FILE* fd = fopen("./test","w+");
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
        int k;
        for(k=0;k<10000;k++)
            fprintf(fd,"this is childi%d\t j%d\n",++i,++j);
    }else{
        int k;
        for(k=0;k<10000;k++)
            fprintf(fd,"this is fatheri%d\t j%d\n",--i,--j);
    }
}

exec函數(shù)簇

char **environ;  
int execl (const char *path, const char *arg0, ..., (char*)0);  
int execlp(const char *file, const char *arg0, ..., (char*)0);  
int execle(const char *path, const char *arg0, ..., (char*)0, char *const envp[]);  
int execv (const char *path, char *const argv[]);  
int execvp(cosnt char *file, char *const argv[]);  
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

execl.c

#include<stdio.h>
#include <unistd.h>

extern char ** environ;

int main(int argc,char **argv){
    execl("/bin/ps","ps","-a","-o","pid,ppid,cmd,stat",0);
    return 0;
}

execle.c

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

extern char **environ;

int main(int argc,char **argv){
    execle("/bin/ps","ps","-a","-o","pid,ppid,cmd,stat",0,environ);
    return 0;
}

execlp.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc,char **argv){
    execlp("ps","ps","-a","-o","pid,ppid,cmd,stat",0);
    return 0;
}

execv.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(){
    char *args[]={"ps","-a","-o","pid,ppid,cmd,stat",0};
    execv("/bin/ps",args);
    return 0;
}

execve.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
extern char **environ;

int main(){
    char *args[]={"ps","-a","-o","pid,ppid,cmd,stat",0};
    execve("/bin/ps",args,environ);
    return 0;
}

execvp.c

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

int main(){
    char *argv[] = {"ps","-a","-o","pid,ppid,cmd,stat",0};
    execvp("ps",argv);
    return 0;
}

函數(shù)命名的規(guī)律組總結(jié)
v：表示第二個(gè)參數(shù)是數(shù)組；
l：第二個(gè)參數(shù)之后是變參；
p：第一個(gè)參數(shù)是文件名；
e：最后一個(gè)參數(shù)是環(huán)境變量；
常見的字符串?dāng)?shù)組函數(shù)
execv()，execvp()，execve()
可變參數(shù)函數(shù)
execle()，execlp()，execl()；
exec.c函數(shù)：
?exec函數(shù)簇函數(shù)的返回值，-1表示失敗，執(zhí)行成功時(shí)，是不返回任何值的，這些函數(shù)具有以下特點(diǎn)：一次調(diào)用，失敗返回；改朝換代，取而代之；但是函數(shù)的PID是不會(huì)變化的，變化的是程序地址空間的內(nèi)容，exec函數(shù)簇函數(shù)的本質(zhì)是覆蓋原有函數(shù)，執(zhí)行新的函數(shù)；

system(shell字符串)

這個(gè)函數(shù)是系統(tǒng)函數(shù)int system(shell 字符串或者命令)；函數(shù)的返回值為-1時(shí)，表示失??；函數(shù)的返回值是127時(shí)，表示無法啟動(dòng)shell；其它返回值用于表示函數(shù)的退出碼；系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)一次調(diào)用，一次返回；這個(gè)函數(shù)本質(zhì)上是在執(zhí)行shell命令；
system.c

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


int main(int argc,char** argv){
    printf("PID:%d\n",getpid());    
    system("sleep 3&");
    printf("PID:%d\n",getpid());    
}

進(jìn)程的結(jié)束

對于return和exit來說，函數(shù)的執(zhí)行屬于壽終正寢，并且自己能夠了結(jié)后事。_exit()函數(shù)屬于自殺的情況，但是沒有料理后事。abort()函數(shù)屬于意外的死亡，也沒有料理后事；信號終止屬于他殺；料理后事表示的意思是程序結(jié)束以后，相關(guān)堆棧資源的回收工作；
?main()函數(shù)return 0 是語言級別的退出，使用這種情況的退出，函數(shù)仍然需要調(diào)用exit(0)函數(shù)，exit(0)是函數(shù)級別的退出；
?exit(0)，表示釋放所有的靜態(tài)的全局對象，緩存，關(guān)掉所有的IO通道，然后終止程序；abort()會(huì)直接終止程序，但是不會(huì)釋放任何資源；
?exit(0)函數(shù)在調(diào)用_exit()系統(tǒng)調(diào)用之前要檢查文件的打開情況，吧文件緩沖區(qū)中的內(nèi)容寫回文件，清理IO緩沖，exit(0)是標(biāo)準(zhǔn)的C函數(shù)；
?_exit()不做清理IO緩沖函數(shù)，_exit()是Linux系統(tǒng)調(diào)用；
?main函數(shù)退出：
main.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(){
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    
    return 100;
}

exit函數(shù)退出
exit函數(shù)一般用在main函數(shù)以外的函數(shù)退出

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(){
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    exit(EXIT_FAILURE);
    abort();
}

_exit函數(shù)一般用來結(jié)束子進(jìn)程
這個(gè)函數(shù)暫時(shí)沒有說明
abort()函數(shù)一般用來異常退出

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(){
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    abort();
}

還有一種方式--信號終止
pause.c

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
void test(int sig){
    printf("revc a signal%d",sig);
}

int main(){
    signal(SIGINT,test);
    printf("before pause\n");
    pause();
    printf("after pause\n");
}

進(jìn)程的停止

int sleep(unsigned int secs)函數(shù) ，sece用于表示休眠的秒數(shù)，如果指定為-1表示永久休眠，函數(shù)的返回值是未休眠的秒數(shù)；如果沒有信號中斷，休眠指定的秒數(shù)返回0，否則馬上返回未休眠的秒數(shù)；

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <strings.h>
int main(){
    int i = 0;
    for(;;){
        time_t t;
        time(&t);
        struct tm* ptm =  gmtime(&t);
        char buf[BUFSIZ];
        bzero(buf,BUFSIZ);
        strftime(buf,BUFSIZ,"%P %T",ptm);
        printf("\r%s",buf);
        fflush(stdout);
        sleep(1);
    }
}

int pause()函數(shù)返回值一定是-1，如果函數(shù)沒有處理信號，直接中斷，執(zhí)行默認(rèn)的信號處理，程序后續(xù)代碼不再執(zhí)行。如果程序存在信號處理，執(zhí)行處理信號后，執(zhí)行后續(xù)代碼。

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
void test(int sig){
    printf("revc a signal%d",sig);
}
int main(){
    signal(SIGINT,test);
    printf("before pause\n");
    pause();
    printf("after pause\n");
}

pid_t wait(int * status);函數(shù)等價(jià)于pid_t waitpid(-1,status,0)；這個(gè)函數(shù)的參數(shù)包括：pid：小于-1時(shí)，表示的是等待進(jìn)程組為pid的所有進(jìn)程，-1：表示等待任何子進(jìn)程；0：表示等待同組的進(jìn)程；大于0：表示等待進(jìn)程為pid的子進(jìn)程；
?status:參數(shù)的含義：
??正常結(jié)束，WIFEXITED(status),參數(shù)為0時(shí)，表示的是正常結(jié)束任何子進(jìn)程，0表示的是非正常結(jié)束子進(jìn)程；WEXITSTATUS()表示取得子進(jìn)程exit()返回的結(jié)束代碼，一般會(huì)先用WIFEXITED來判斷是否正常結(jié)束才是用這個(gè)宏定義；
??異常結(jié)束：WIFSIGNALED(ststus)非0值表示異常結(jié)束子進(jìn)程，0表示非異常結(jié)束子進(jìn)程；WTERMSIG(status)，取得子進(jìn)程因信號而終止的信號代碼，一般先會(huì)用WIFSIGNALED來判斷后才能使用宏；
??暫停：WIFSTOPPED(status)，非0值表示暫停結(jié)束子進(jìn)程，0表示暫停結(jié)束子進(jìn)程；WSTOPSIG(status)，取得引發(fā)子進(jìn)程暫停的信號代碼，一般先用
WIFSTOPPED來判斷后才能使用此宏；
?option，選項(xiàng)WNOHANG，若子進(jìn)程沒有結(jié)束，返回0，不予等待。若子進(jìn)程結(jié)束，返回該子進(jìn)程的ID；WUNTRACED，若子進(jìn)程進(jìn)入暫停狀態(tài)，則馬上返回，但子進(jìn)程的結(jié)束狀態(tài)不予理會(huì)。
?返回值，-1表示失?。黄渌当硎镜却腜ID；
wait.c:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>

void handler(int sig){
    pid_t cpid = wait(NULL);
    printf("child %d exit",cpid);
}

int main(){
    signal(SIGCHLD,handler);
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
        sleep(2);
        printf("this is child\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
    }else{
        printf("this is father\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
    }
}

wait02.c：

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

void handler(int sig){
    int status;
    pid_t cpid = wait(&status);
    if(WIFEXITED(status)){
        printf("child exit by %d\n",WEXITSTATUS(status));
    }   
    if(WIFSIGNALED(status)){
        printf("child exit by signal %d\n",WTERMSIG(status));
    }
    printf("child %d exit\n",cpid);
}

int main(){
    signal(SIGCHLD,handler);
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
        sleep(2);
        printf("this is child\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
        //exit(0);
    }else{
        printf("this is father\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
        printf("leave:%d\n",sleep(5));
        //exit(200);
    }
    for(;;);
}

孤兒進(jìn)程與僵尸進(jìn)程

孤兒進(jìn)程：父進(jìn)程先于子進(jìn)程退出，init進(jìn)程作為新的父進(jìn)程，但是對于系統(tǒng)無害，init進(jìn)程會(huì)回收這些系統(tǒng)資源；
?僵尸進(jìn)程：子進(jìn)程退出，父進(jìn)程沒有獲得子進(jìn)程的狀態(tài)信息，可以通過調(diào)用wait(status)或者調(diào)用waitpid函數(shù)來實(shí)現(xiàn)；
waitpid.c

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

int main(){
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
        sleep(2);
        printf("this is child\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
        //exit(0);
    }else{
        printf("this is father\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
        printf("pid:%d exit\n",waitpid(pid,NULL,0));
    }
}

zomble.c:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
void handle(int sig){
    //wait(NULL);
    printf("this is child exit %d",sig);
}
int main(){
    signal(SIGCHLD,handle);
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
        printf("this is child\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
    }else{
        printf("this is father\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
        for(;;);
    }
}

一個(gè)模擬簡單shell的程序：
shell.c

//這個(gè)程序是一個(gè)簡單的shell程序，可以用于執(zhí)行shell命令中不帶有參數(shù)選項(xiàng)的命令；
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
 
void handle(int sig){
    wait(NULL);
}
int main(){
    printf("welcome to sim shell\n");
    //
    signal(SIGCHLD,handle);
 
    for(;;){
        printf(">");
        fflush(stdout);
        char buf[BUFSIZ];
        bzero(buf,BUFSIZ);
        fgets(buf,BUFSIZ,stdin);
            size_t n = strlen(buf);
        if(buf[n-1] == '\n'){
            buf[n-1] = '\0';
        }       
        if(strcmp(buf,"quit")==0)
            break;
        //system(buf);
        char* argv[128];
        bzero(argv,128);
        char* p = buf;
        int index = 0;
        char* temp = NULL;
        do{ 
            temp =strtok(p," ");
            p = NULL;
            argv[index++] = temp;
        }while(temp != NULL);
        if(fork() == 0){
            execvp(argv[0],argv);   
        }
        //sleep(-1);
        pause();
    }   
 
    printf("sim shell exit\n");
    return 0;
}