Linux——进程（2）

一、父子进程的关系

子进程是父进程的副本。
子进程获得父进程数据段，堆，栈，正文段共享。
在fork之后，一般情况哪个会先运行，是不确定的。
如果非要确定那个要先运行，需要IPC机制。

1、区别

1）fork的返回值
2）pid不同

二、创建进程（fork（））

注意：
         1.创建之后，父子进程各自拥有4g独立的内存空间
         2.各自拥有自己的相关的程序的各个段数据段，所以，各自之间对数据的改变，不会相互影响
         3.子进程会继承父进程已打开的文件描述符
         若，fork之前打开文件，父子进程操作同一个文件，相互间有影响
             若，fork之后打开文件，父子进程操作同一个文件，但是，因为各自拥有自己的 "文件表项"，所以，各自按照自己的逻辑改变文件。

三、进程的终止（8种情况）

   1）main 中 return
   2）exit() //库函数
   c库函数，会执行io库的清理工作，关闭所有的流，以及所有打开的文件。注册清理函数（atexit）。
   3）_exit,_Exit 会关闭所有的已经打开的文件，不执行清理函数。 //系统调用
4) 主线程退出
5）主线程调用pthread_exit

   异常终止:
   6）abort()
   7）signal kill pid
8) 最后一个线程被pthread_cancle

四、进程的退出

1、僵尸进程和孤儿进程

   孤儿进程:
   特点:
   子进程还在，但父进程已经结束了。此时，避免子进程将来没有人收尸，
       由init进程来收养子进程。

   僵尸进程:
   特点:
   父进程还在，子进程先结束了。父进程没有做收尸操作。
       此时，子进程进入僵尸态。(wait/waitpid --- 查看子进程的退出状态)

五、僵尸进程

进程执行结束但空间未被回收变成僵尸进程

1.exit（库函数）

            退出状态，终止的进程会通知父进程，自己使如何终止的。
            如果是正常结束（终止），则由exit传入的参数。
            如果是异常终止，则有内核通知异常终止原因的状态。
            任何情况下，父进程都能使用wait，waitpid获得这个状态，以及资源的回收。
   void exit(int status)
   exit(1);
   功能:
       让进程退出,并刷新缓存区
   参数：
       status:进程退出的状态
   返回值:
       缺省

return 当该关键字出现在main函数中时候可以结束进程
如果在其他函数中则表示结束该函数。

2._exit（系统调用）

   void _exit(int status);
   功能:
       让进程退出,不刷新缓存区
   参数:
       status:进程退出状态
   返回值:
       缺省

3.atexit

   int atexit(void (*function)(void));
   功能:
       注册进程退出前执行的函数
   参数:
       function:函数指针
           指向void返回值void参数的函数指针
   返回值:
       成功返回0
       失败返回非0

当程序调用exit或者由main函数执行return时,所有用atexit
注册的退出函数,将会由注册时顺序倒序被调用

注意:
a. 是exit函数调用时，会调atexit函数
_exit函数调用时，不会调到atexit
b. atexit 程序正常结束
(1).main 返回 //exit
(2).exit()
c.atexit函数可以多次注册
d.最后"退出清理函数"的调用顺序，与注册顺序相反。

六.进程空间的回收

1、void exit(int status);

wait/waitpid
exit(EXIT_SUCCESS);// EXIT_SUCCESS ---退出状态值
pid_t wait(int *status);//wait 来获取到
功能：该函数可以阻塞等待任意子进程退出
并回收该进程的状态。
一般用于父进程回收子进程状态。

参数：status 进程退出时候的状态
如果不关心其退出状态一般用NULL表示
如果要回收进程退出状态，则用WEXITSTATUS回收。

返回值：成功回收的子进程pid
失败 -1；
WIFEXITED(status) 是不是正常结束
WEXITSTATUS(status) 使用这个宏去那返回值
WIFSIGNALED(status) 是不是收到了信号而终止的
WTERMSIG(status) 如果是信号终止的，那么是几号信号。

2、pid_t wait(int *status);

   1）如果所有的子进程都在运行，在阻塞
   2）如果一个子进程终止，正在等待的父进程则获得终止状态，获得子进程的状态后，立刻返回。
   3）如果没有子进程，则立即出错退出。

   waitpid(-1,status,0)=wait(status);
   pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

   <-1 回收指定进程组内的任意子进程
   -1 回收任意子进程，组内外
   0 回收和当前调用waitpid一个组的所有子进程，组内
   >0 回收指定ID的子进程

   @pid 的值

   < -1 meaning wait for any child process whose process group ID is
equal to the absolute value of pid.

-1 meaning wait for any child process.

0 meaning wait for any child process whose process group ID is
equal to that of the calling process.

> 0 meaning wait for the child whose process ID is equal to the
value of pid.

3、waitpid (-1,a,0) == wait(a);

   参数:
   status 子进程退出时候的状态，
           如果不关注退出状态用NULL；
options 选项：
               0 表示回收过程会阻塞等待
               WNOHANG 表示非阻塞模式回收资源。

   返回值：成功返回接收资源的子进程pid
失败 -1
       wait();
       waitpid(-1,&status,0); <=> wait
       waitpid(pid,&status,0); //默认的当时，默认就是阻塞方式
       waitpid(pid,&status,WNOHANG);// 非阻塞的方式
   wait(&status) <=> waitpid(-1,&status,0); //阻塞形式
waitpid(-1,&status,WNOHANG);//非阻塞形式

4、wait 和waitpid的比较

功能:
都是来等待子进程状态改变的
wait ---阻塞的版本，子进程的结束状态
waitpid --- 可以实现一个非阻塞版本的等待，其实还可以检测子进程的其他的状态改变。
注意:
waitpid 实现一个非阻塞版本的回收操作，但是，要想能够实现收尸操作，必须，要使用轮询(while)
收尸操作:
1.wait
2.waitpid
3.孤儿进程
fork
|
父进程 exit()

七、exec族

用fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序（但有可能执行不同的代码分支），
子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时，该进程的
用户空间代码和数据完全被新程序替换，从新程序的启动例程开始执行。调用exec并不创建
新进程，所以调用exec前后该进程的id并未改变。

1、exec函数

其实有六种以exec开头的函数，统称exec函数：
vector
ls -l -i list
execl("/bin/ls","-l","-i",NULL);
execlp("ls","-l","-i",NULL);

#include <unistd.h>
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execv(const char *path, char *const argv[]);

key=value
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);

int execve(const char*path,char*const argv[],char*const evnp[]);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

2、这些函数的区别

   1），前4个使用路径名作为参数，后面两个使用文件名做参数
   当filename中，含有/时视为路径名，否则就按PATH变量，在指定目录下查找可执行文件。
   2）相关的参数表传递
   l表示list，v表示vector
   execl,execlp,execle,需要将参数一个一个列出，并以NULL结尾。
   execv，execvp，execve，需要构造一个参数指针数组，然后将数组的地址传入。

   3）以e结尾的函数，可以传入一个指向环境字符串的指针数组的指针。其他未指定环境变量，使用父进程继承过来的。
        execve 是真正的系统调用
        这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行，不再返回，如果调用出错则返回-1，所以exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。

注意:
路径加文件名
1.excle
带l的默认会搜索，当前路径下。
2.带p的只搜索 PATH系统环境变量

(1).带l vs 带 v

int execl (const char *path, const char *arg, ...); //list
int execv (const char *path, char *const argv[]);//vector
功能:
执行一个文件 (可执行文件 a.out / 1.sh )
参数:
@path 要执行的文件的路径(包含可执行文件的名字)
@arg 表示可执行文件的文件名
execl("/bin/ls","ls","-l","/",NULL);

区别:
在于，参数传递的方式不同，
l --- list ---参数逐个列举
v ---vector --- 参数组织成指针数组的形式