学习进程创建

1. fork函数初识

 在linux中fork函数时非常重要的函数，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：自进程中返回0，父进程返回子进程id，出错返回-1

fork函数返回值：
	子进程返回0，
	父进程返回的是子进程的pid

例子：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
  int ret = fork();
  if(ret < 0)
  {
	perror("fork");
	return 1;
  }
  else if(ret == 0)  //child
  { 
	printf("I am child : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);
  }
  else  //father
  { 
	printf("I am father : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);
  }
  sleep(1);
  return 0;
}

• 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当中。
  • fork返回，开始调度器调度。

2. 进程=内核数据结构＋进程代码和数据！

我们知道进程=内核数据结构＋进程代码和数据！

内核数据结构：操作系统管理的（OS）
进程代码和数据：一般来自磁盘中，也就是你的c/c++程序加载到物理内存中的结果。

注意：

• 代码：都是不可被写的，只能读取。
• 数据：可能被修改的，所以必须分离 。

3. 数据分离

OS采用写时拷贝技术

• 写时拷贝：
  • 通常，父子代码共享，父子再不写入时，数据也是共享的，当任意一方试图写入，便以写时拷贝的方式各自一份副本。具体见下图:
    • 

int main()
{
  const char* str="aaa";
  const char* str1="aaa";

  printf("%p---------%p\n", str, str1);
  return 0;
}

如上我们知道编译器编译程序的时候，尚且知道节省空间。

OS选择写时拷贝的技术，对父子进程进行分离原因：
1.用的时候给你分配。是一种高效的使用内存的表现。
2.OS无法在代码执行前预知哪些空间会被访问。

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。但每个进程都将可以
开始它们自己的旅程，看如下程序：

int main()
{
    printf("Before: pid is %d\n", getpid());
    int ret = fork();

    if(ret < 0)
    {
      perror("fork");
      return 1;
    }
    printf("after: pid is %d\n", getpid());
    
    sleep(1);
    return 0;
}

运行结果：

这里看到了三行输出，一行before，两行after。进程3834先打印before消息，然后它有打印after。另一个after消息有3835打印的。注意到进程3835没有打印before，为什么呢？如下图所示:

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。注意，fork之后，谁先执行完全由调度器决定。

虽然父子进程各自调度，各自会修改EIP，但是已经不重要了，因为子进程已经认为自己EIP起始值就是fork之后的代码。

4. fork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。

5. fork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

学习到进程终止,认识 $?

进程终止

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. 进程常见退出方法

3. 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. _exit
     
     这里的退出码 0表示成功退出， 非零表示异常退出。

_exit函数与exit函数

#include <unistd.h>
void exit(int status);
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

exit最后也会调用_exit, 但在调用exit之前，还做了其他工作:

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

例子：

int main()
{
	printf("1234");
	_exit(0);
}

运行结果：

[Ding@VM-4-6-centos 22915]$ ./myproc
[Ding@VM-4-6-centos 22915]$

int main()
{
	printf("1234");
	exit(0);
}

运行结果：

[Ding@VM-4-6-centos 22915]$ ./myproc
1234[Ding@VM-4-6-centos 22915]$

4. return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的返回值当做 exit的参数。

进程等待

1. 进程等待必要性

• 之前讲过，子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成‘僵尸进程’的问题，进而造成内存泄漏。
• 另外，进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的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。

2. 进程等待的方法

wait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

waitpid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:

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:

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。

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。
• 如果传递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，具体细节如下图（只研究status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);
		}
	}
}

运行结果：
[Ding@VM-4-6-centos 22915]$ ./myproc #等20秒退出
child exit code:10
[Ding@VM-4-6-centos 22915]$ ./myproc #在其他终端kill掉
child exit code:9

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