01 Linux系统编程基础——进程

分手后的思念是犯贱 2022-03-21 17:38 218阅读 0赞

### 一. 概念 ###

**1. 并行与并发：区分的关键点是“同时”。**  
并行(parallel)：指在同一时刻，有多条指令在**多个处理器**上**同时**执行。  
并发(concurrency)：指在**同一时刻只能有一条指令执行**，但多个进程指令被快速的轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果。即宏观上同时，微观上交替执行。

**2. 进程控制块PCB**

进程运行时，内核为每个进程分配一个PCB（进程控制块），维护进程相关的信息，Linux内核的进程控制块是task\_struct结构体。 查看struct task\_struct 结构体定义： vim /usr/src/linux-headers-4.10.0-28/include/linux/sched.h

3. **文件描述符表：**包含很多指向file结构体的指针，就在进程控制块的task\_struct结构体中。

### 二. 进程 ###

**1. 进程相关shell命令：**

ps -aux：进程状态。  
top：动态显示进程状态。  
kill：指定进程号杀死进程。  
killall：指定进程名杀死进程。  
./a.out &：查看当前进程号。  
pid:n(进程号)：查看指定进程的父进程号。

**2. 进程相关函数：**

#include <sys/types.h>
    #include <unistd.h>
    
    pid_t getpid(void);             //获取本进程号
    pid_t getppid(void);            //获取调用此函数的父进程号
    pid_t getpgid(pid_t pid);       //获取进程组号
    pid_t fork(void);               //创建子进程

进程创建函数还是值得一提的，根据返回值判断父子进程：返回0表示子进程，返回-1表示失败，返回其他值就是父进程，这个值表示子进程ID，因为父进程是没有函数可以获取到子进程ID的。  
fork函数失败的两种情况：  
1. 进程数到达系统上线，error设置为EAGAIN。  
2. 系统内存不足，error设置为ENOMEM

**3. 等待子进程退出相关函数：**  
每个进程在退出的时候，内核释放该进程的所有资源，包括打开的文件、占用的内存等。但是依然为其保留一定的信息。，这些信息主要值进程控制块PCB的信息（包括进程号、退出状态、运行时间等）。

#include <sys/types.h>
    #include <sys/wait.h>
    
    pid_t wait(int *status);
    pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

功能：  
等待任意一个子进程结束，如果任意一个子进程结束了，此函数会回收该子进程的资源。  
参数：  
status : 进程退出时的状态信息。

**宏函数可分为如下三组：**

1) 正常退出  
WIFEXITED(status) 为非0 → 进程正常结束。  
WEXITSTATUS(status) 如上宏为真，使用此宏 → 获取进程退出状态 (exit的参数)。

2) 异常终止  
WIFSIGNALED(status) 为非0 → 进程异常终止。  
WTERMSIG(status) 如上宏为真，使用此宏 → 取得使进程终止的那个信号的编号。

3) 暂停状态  
WIFSTOPPED(status) 为非0 → 进程处于暂停状态。  
WSTOPSIG(status) 如上宏为真，使用此宏 → 取得使进程暂停的那个信号的编号。  
WIFCONTINUED(status) 为真 → 进程暂停后已经继续运行。

waitid函数：

> \#include <sys/types.h>  
> \#include <sys/wait.h>
> 
> pid\_t waitpid(pid\_t pid, int \*status, int options);  
> 功能：  
> 等待子进程终止，如果子进程终止了，此函数会回收子进程的资源。
> 
> 参数：  
> pid : 参数 pid 的值有以下几种类型：  
> pid > 0 等待进程 ID 等于 pid 的子进程。  
> pid = 0 等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid 不会等待它。  
> pid = -1 等待任一子进程，此时 waitpid 和 wait 作用一样。  
> pid < -1 等待指定进程组中的任何子进程，这个进程组的 ID 等于 pid 的绝对值。
> 
> status : 进程退出时的状态信息。和 wait() 用法一样。
> 
> options : options 提供了一些额外的选项来控制 waitpid()。  
> 0：同 wait()，阻塞父进程，等待子进程退出。  
> WNOHANG：没有任何已经结束的子进程，则立即返回。  
> WUNTRACED：如果子进程暂停了则此函数马上返回，并且不予以理会子进程的结束状态。（由于涉及到一些跟踪调试方面的知识，加之极少用到）  
>   
> 返回值：  
> waitpid() 的返回值比 wait() 稍微复杂一些，一共有 3 种情况：  
> 1) 当正常返回的时候，waitpid() 返回收集到的已经回收子进程的进程号；  
> 2) 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等待，则返回 0；  
> 3) 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，如：当 pid 所对应的子进程不存在，或此进程存在，但不是调用进程的子进程，waitpid() 就会出错返回，这时 errno 被设置为 ECHILD；