Linux进程基础

进程指正在运行的程序，如下图示，是资源分配的最小单位，可以通过“ps ”或“top”等命令查看正在运行的进程，线程是系统的最小调度单位，一个进程可以拥有多个线程，同一进程里的线程可以共享此进程的同一资源

每个进程都有一个唯一的标识符，既进程 ID，简称 pid

进程间的通信的几种方法？

1 管道通信：有名管道，无名管道

2 信号通信：信号的发送，信号的接受，信号的处理

3 IPC 通信：共享内存，消息队列，信号量

4 Socket 通信

进程的三种基本状态以及转换

进程创建

所有的进程都是由其他进程创建（除了 pid 为 0 号的 idle 进程），pid 号为 1 的 init 进程是系统启动后运行的第一个进程，是所有进程的父进程，init 进程会初始化一部分系统服务，创建其他进程。

创建新进程的那个进程称为父进程，新进程称为子进程，父进程和子进程拥有相同的代码段数据段，有各自独立的地址空间。采用写时拷贝技术，即创建的新进程不会立即把父进程的资源空间复制过来，只有在修改时才会复制资源，另外父进程挂起的信号和文件锁不会被子进程继承。

子进程结束后，它的父进程要回收它的资源，否则就会成为僵尸进程。

如果父进程先结束，子进程会被 init 进程收养，称为孤儿进程

创建进程常用函数如下定义：

实验代码

在程序中，父进程中创建一个子进程。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char const *argv[])
{pid_t pid;int i = 1;pid = fork();if(pid > 0)   //父进程{printf("this is  child  pid: %d   parent pid: %d\n",getpid(),getppid()); printf("parent data: %d \n",i);}else if (pid  == 0)  //子进程{   //sleep(1);   //先运行父进程printf("this is  child  pid: %d\n",getpid());printf("child data: %d \n",i);}else if (pid < 0){printf("cread failed\n");return -1;}return 0;
}

在 Ubuntu 上编译运行，打印进程号如下图所示：

exec 函数

用 fork 函数创建子进程后，子进程往往要调用一种 exec 函数以执行另一个程序，该子进程被新的程序替换，改变地址空间，进程映像和一些属性，但是 pid 号不变。

exec 函数详解如下表所示：

以下函数都是根据 execve 实现

int execl(const char *path, const char *arg, .../* (char *) NULL */);
int execlp(const char *file, const char *arg, .../* (char *) NULL */);
int execle(const char *path, const char *arg, .../*, (char *) NULL, char * const envp[] */);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execvpe(const char *file, char *const argv[],char *const envp[]);

实验代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>int main(int argc, char const *argv[])
{pid_t pid;char *arr[] = {"ls","-l",NULL};/*exec族函数int execl(const char *path, const char *arg, ... );int execv(const char *path, char *const argv[]);*/pid = fork();if(pid > 0)   //子进程{printf("this is  parent  pid: %d\n",getpid());wait(NULL);     //回收子进程}else if (pid  == 0)  //父进程{   //sleep(1);   //先运行子进程printf("this is  child  pid: %d  parent pid: %d\n",getpid(),getppid()); //execl("/bin/ls","ls","-l",NULL);execv("/bin/ls",arr);      exit(-1);}else if (pid < 0){printf("cread failed\n");return -1;}return 0;
}

执行结果：

ps 和 kill 命令

ps 命令：ps 命令可以列出系统中当前运行的那些进程。

命令格式：ps [参数]

命令功能：用来显示当前进程的状态

常用参数： aux

kill 命令：kill 命令用来杀死进程举例：kill -9(SIGKILL) PI

进程的状态：

D: 无法中断的休眠状态 (通常 IO 的进程)

R: 正在执行中

S: 静止状态

T: 暂停执行

Z: 不存在但暂时无法消除

W: 没有足够的记忆体分页可分配 <: 高优先序的行程

N: 低优先序的行程

L: 有记忆体分页分配并锁在记忆体内 (实时系统或捱 A I/O)

如下所示，使用命令“ps aux | grep a.out”查找到./a.out 的进程号为 3179，然后输入“kill -9 3179”结束此进程，

孤儿进程与僵尸进程：

孤儿进程：父进程结束以后，子进程还未结束，这个子进程就叫做孤儿进程。

僵尸进程：子进程结束以后，父进程还在运行，但是父进程不去释放进程控制块，这个子进程就叫做僵尸进程。

实验代码在程序中，创建的子进程变为孤儿进程：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{int i=0;pid_t pid;// 创建一个子进程pid = fork();if (pid < 0){printf("fork is error \n");return -1;}//父进程 让父进程先结束，并打印进程 PIDif (pid > 0){printf("pid is %d\n", getpid());}//子进程,让子进程等待一会，让父进程先结束，并打印子进程的父进程的 pidif (pid == 0){sleep(2);printf("parent pid is %d\n", getppid());}return 0;
}

编译运行，如下图所示:

如上图所示，子进程中打印的父进程的进程号和父进程的进程号是不一样的，说明创建的子进程变成了孤儿进程，此进程被系统的 init 进程"领养"了。

实验代码在程序中，子进程变为僵尸进程：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{int i=0;pid_t pid;
// 创建一个子进程pid = fork();if (pid < 0){printf("fork is error \n");return -1;}//父进程 让父进程先结束，并打印进程 PIif (pid > 0){while(1);}//子进程,让子进程先结束if (pid == 0){printf("This is child\n");exit(0);}return 0;
}

编译运行，如下图所示：

再打开另一个终端，查看此进程如下图所示为僵尸进程。

wait()函数

wait()函数一般用在父进程中等待回收子进程的资源，而防止僵尸进程的产生。

与 wait 函数的参数有关的俩个宏定义：

WIFEXITED(status)：如果子进程正常退出，则该宏定义为真

WEXITSTATUS(status)：如果子进程正常退出，则该宏定义的值为子进程的退出值。

实验代码：

在程序中，使用 wait（）函数，防止僵尸进程的产生

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>int main(int argc, char const *argv[])
{pid_t pid;int start; pid = fork();//让父进程先运行，没有时间去释放进程控制快if(pid > 0)  //父进程{   pid = wait(&start);if (WIFEXITED(start) == 1)   //正常退出为真{printf("return value is %d\n",WEXITSTATUS(start));}}//让子进程先结束else if (pid == 0)   //子进程{   sleep(2);printf("this is child\n");printf("child pid:%d\n",getpid());exit(0);  //对应WEXITSTATUS(start)的退出值}else if (pid < 0){printf("cread fork faile\n");exit(-1);}return 0;
}

编译运行，如下图所示：