【APUE】進程控制

本文介紹進程控制，包括創建進程，執行程序和進程終止

1.進程標識符

    每一個進程都有一個非負整數表示的唯一進程ID，pid。雖然pid是唯一的，但是可以重複使用，當進程結束的時候，
    其pid就可以在次使用了。
    系統中常有一些專用進程：
    0：通常是調度進程，常稱爲交換進程，因爲不使用磁盤中的任何程序，所以又稱爲系統進程。
    1：通常是init進程
    下面的函數返回進程標識符
    #include <unistd.h>
    pid_t getpid(void);
    //返回調用進程的pid
    pit_t getppid(void);
    //返回調用進程的父進程pid
    uid_t getuid(void);
    //返回調用進程的實際用戶id
    uid_t geteuid(void);
    //返回調用進程的有效用戶id
    gid_t getgid(void);
    //返回調用進程的實際組id
    gid_t getegid(void);
    //返回調用進程的有效組id

2.fork函數

    創建一個新進程
    #include <unistd.h>
    pid_t fork(void);
    //子進程中返回0,父進程返回子進程pid，出錯返回-1
    子進程是父進程的副本，子進程獲得父進程的數據空間，堆和棧的副本，父子之間不共享這些存儲區部分
    父子進程共享正文段，而正文段通常是隻讀的。也就是說對子進程進行操作，對父進程沒有任何影響。
    (現代的處理方法：使用到了寫時複製的技術，存儲區內容父子共享，併爲只讀，當父子進程中任一要去寫的時候，
    內核就爲其修改的那個部分製作一個副本，通常是虛擬存儲器系統的一頁)

3.vfork函數

    創建一個進程，但是與fork有區別
    #include <unistd.h>
    pid_t vfork(void);
    //子進程中返回0,父進程返回子進程pid，出錯返回-1
    此時，子進程和父進程共享資源，當對子進程進行操作的時候，會影響到父進程。vfork之後通常接着exec。
    vfork保證子進程先運行，他在調用了exec或者exit之後父進程才能被調度運行。

4.exit函數

    在說明fork函數時，顯而易見，子進程是在父進程內調用fork後生成的。子進程在終止的時候會將把自己的終止狀態
    返回給父進程。如果父進程在子進程終止之前終止，對於父進程的所有子進程他們的父進程都改爲init進程。我們稱
    這些進程由init領養。其操作的大體過程如下：
        在一個進程終止的時候，內核逐個檢查所有活動進程，以判斷它是否是正要終止進程的子進程。如果是，
        則將該進程的父進程ID更改爲1.這種處理方式保證了每個進程都有一個父進程。
    如果子進程在父進程之前終止，內核就爲每個終止子進程保存了一定量的信息，所以當終止進程的父進程調用wait
    或waitpid時，可以得到這些信息。這些信息至少包括進程ID，進程的終止狀態，以及該進程使用的CPU時間總量。
    內核可以釋放終止進程所使用的所有存儲區，關閉其所有的打開文件。但是一個已經終止，而父進程尚未對其進行
    善後處理的進程被稱之爲僵死進程。
    當init的子進程終止的時候，init進程會自動調用wait函數取得其終止狀態。防止了系統中有很多僵死進程。

5.wait和waitpid函數

    當調用這兩個函數的時候：
        如果其所有子進程都還在運行，則阻塞;
        如果一個子進程已經終止，正等待父進程獲取其終止狀態，則取得該子進程的終止狀態立即返回;
        如果沒有任何子進程，則會出錯.
    #include <sys/wait.h>
    pit_t wait(int *statloc);
    pit_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options);
    在一個子進程終止前，wait使其調用者阻塞，而waitpid有一個選項，可以使調用者不阻塞。
    waitpid並不等待在其調用之後的第一個終止子進程，它有若干個選項，可以控制它所等待的進程。
    如果第一個子進程已經終止，並且是一個僵死的進程，wait立即返回並取得該子進程的狀態，否則wait使其調用者阻塞
    直到一個子進程終止。若調用者阻塞而且它有多個子進程，則當有一個子進程終止的時候，wait函數就立即返回。
    statloc是一個整型指針，如果這個指針不爲空，則存儲子進程的狀態
    pid參數的作用如下：
    pid == -1    等待任一子進程，此時，與wait等效
    pid > 0        等待其進程ID與pid相等的子進程
    pid == 0    等待其組ID等於調用進程組ID的任一子進程
    pid < -1    等待其組ID等於pid絕對值的任一子進程
    options參數使我們能進一步控制waitpid操作，此參數可以爲0
    常量        說明
    WCONTINUED    若實現支持作業控制，那麼由pid指定的任一子進程在暫停後已經繼續，但其狀態尚未報告，
            則返回其狀態
    WNOHANG        若由pid指定的子進程並不是立即可用的，則waitpid不阻塞，此時其返回值爲0
    WUNRTACEO    若某實現支持作業控制，而由pid指定的任一子進程已處於暫停狀態，並且其狀態自暫停以來
            還未報告過，則返回其狀態。WIFSTOPPED宏確定返回值是否對應於一個暫停子進程

6.waitid函數

    此函數類似與waitpid,但是提供了更多的靈活性
    #include <sys/wait.h>
    int waitid(idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options);
    //成功返回0,出錯返回-1
    使用單獨的參數表示要等待的子進程類型id的值與idtype的值有關,以下列出idtype的類型：
        P_PID    等待一個特定的進程，id包含要等待進程的進程id
        P_PGID    等待一個特定進程組的任一子進程，id包含等待進程組的進程組id
        P_ALL    等待任意子進程，乎略id
    options參數：
        WCONTINUED    等待一個進程，它以前曾被暫停，此後有繼續執行，但其狀態未返回
        WEXITED        等待已經退出的進程
        WNOHANG        如無可用的子進程退出狀態，立即返回而非阻塞
        WNOWAIT        不破壞進程退出狀態。該子進程退出狀態後可由後續的wait，waitpid或waitid調用獲取
        WSTOPPED    等待一個進程，它已經暫停，但其狀態尚未報告

7.競爭條件

    當多個進程都企圖對共享數據進行某種處理，而最後的結果由取決於進程運行順序的時候，我們認爲發生了競爭

8.exec函數

    當進程調用exec函數的時候，進程執行的程序完全替換爲新的程序，而新程序從其main函數開始執行。
    exec函數只是用一個全新的程序替換了當前進程的正文，數據，堆和棧段。
    #include <unistd.h>
    int execl(const char *pathname, const char *arg0, .../* (char *)0 */);
    int execv(const char *pathname, char *const argv[]);
    int execle(const char *pathname, const char *arg0, ... /* (char *)0, char *const envp[] */);
    int execve(const char *pathname, char *const argv[], char *const envp[]);
    int execlp(const char *filename, const char *arg0, .../* (char *)0 */);
    int execvp(const char *filename, char *const argv[]);
    //出錯返回-1,成功不返回
    前4個函數將路徑名作爲參數，後兩個函數將文件名作爲參數，如果filename含有/，則表示路徑名
    否則就按照環境變量所指定的目錄中搜索可執行文件
    execlp和execvp的filename可以是shell腳本
    其他參數爲新程序的命令行參數
    6個函數中，字母p表示該函數取filename爲參數，字母l表示該函數取一個參數表，與字母v互斥，v表示該函數取一個envp[]數組，而不使用當前環境

9.更改用戶ID和組ID

    #include <unistd.h>
    int setuid(uid_t uid);
    int setgid(gid_t gid);
    //成功返回0,出錯返回-1