【Linux】進程控制

一、進程的創建 

有兩個函數（fork / vfork）可以在已存在的進程中創建一個新進程。新進程爲子進程，原來的進程爲父進程。子進程就是將父進程完全的拷貝了一份。

1. fork：

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
返回值：⾃自進程中返回0，⽗父進程返回⼦子進程id，出錯返回-1

進程調⽤用fork，當控制轉移到內核中的fork代碼後，內核做：
1、分配新的內存塊和內核數據結構給⼦子進程；
2、將⽗父進程部分數據結構內容拷⻉貝⾄至⼦子進程；
3、添加⼦子進程到系統進程列表當中；

4、fork返回，開始調度器調度；

fork函數對父進程的拷貝是深拷貝（寫時拷貝），有自己獨立的空間。

 #include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
    pid_t pid;

    printf("Before: pid is %d\n",getpid());
    if((pid=fork())==-1)
    {
        perror("fork");
        exit(1);
    }
    printf("After: pid is %d ,fork return %d\n",getpid(),pid);
    sleep(1);

    return 0;
}

2. vfork

#include<unistd>
pid_t vfork();
vfork與fork的用法是一樣的：子進程返回0，父進程返回子進程進程id，出錯返回-1。

注： 
1.vfork創建進程時對父進程的拷貝是淺拷貝，與父進程公用同一份空間。 
2.vfork保證子進程先運行，在它調用exec或exit 之後父進程纔可能被調度運行。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>

int glob=100;

int main()
{
    pid_t pid;
    if((pid=vfork())==-1)
     perror("vfork"),exit(1);

    if(pid==0)    //child
    {
        sleep(3);
        glob=200;
        printf("child glob %d\n",glob);
        exit(0);
    }
    else     //father
    {   
        //sleep(1);
        printf("father glob %d\n",glob);
       // sleep(2);
    }

    return 0;
}

二、進程終止

1.進程退出的三種狀態：（可通過 echo $? 查看進程退出碼） 
（1）代碼運行完畢，結果正確。 
（2）代碼運行完畢，結果不正確。 
（3）代碼異常終止。

2.進程常見的幾種退出方法： 
（1）正常終止： 
a.從main返回 
b.調用exit 
c.調用_exit 
（2）異常退出： 
ctrl + C //信號終止

3.函數 _exit

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

參數：status定義了進程的終止狀態，父進程通過wait來獲取該值。 

注： 參數status僅有低八位可以被父進程所用。所以在_exit( -1) 時，在終端執行 $? 發現返回值是255。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
    printf("ni hao!");
    _exit(0);
    return 0;
}

4.函數 exit

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

exit函數的使用與_exit類似，只是還做了以下操作： 

1.執行用戶通過 atexit 或 on_exit 定義的清理函數。 
2.關閉所有打開的流，所有的緩存數據均被寫入。 

3.調用_exit。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
    printf("hello!");
    exit(0);
    return 0;
}

5.return 退出

return 是一種更常見的退出進程方法。執行 return n 等同於執行 exit(n) ,因爲調用main的運行時函數會將返回值當作 exit 的參數。 

三、進程等待

1.進程等待非常重要：

子進程退出，父進程如果不管不顧，就可能造成殭屍進程，進而造成內存泄漏。另外，進程一但變成殭屍進程，那就刀槍不入，kill -9 （SIGKILL）也無能爲力，因爲誰也不能殺死一個已經死亡的進程。最後，父進程派給子進程的任務完成如何，我們需要知道。父進程通過進程等待的方式回收子進程資源，獲取子進程退出信息。

2.進程等待的兩種方法：

（1）wait方法：

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>

pid_t wait(int* status);
返回值：成功返回被等待進程pid，失敗返回-1。 
參數：輸出型參數，獲取子進程退出狀態，不關心則可以設置成爲NULL。

（2）waitpid方法：

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>

pid_t waitpid(pid_t pid,int* status,int options);
返回值： 
a.當正常返回的時候waitpid返回收集到子進程的進程id。 
b.如果設置了選項WNOHANG，而調用中waitpid發現沒有已退出的子進程可收集，則返回0。 
c.如果調用出錯，則返回-1，這時errno 會被設置成相應的值以指示錯誤所在。

參數：

pid： 
a.pid = -1，等待任一個子進程，與wait等效。 
b.pid > 0, 等待其進程id與pid相等的子進程。

status: 
a.WIFEXITED(status): 若爲正常終止子進程返回的狀態，則爲真。（查看進程是否是正常退出） 
b.WEXITSTATUS( status )： 若WIFEXITED非0，提取子進程退出碼。（查看進程的退出碼）

options： 
WNOHANG: 若pid指定的子進程沒有結束，則waitpid() 函數返回0，不予等待。若正常退出，則返回該子進程的id。

注： 
1.如果子進程已經退出，調用 wait / waitpid 時， wait / waitpid 會立即返回，並釋放資源，獲得子進程退出信息。 
2.如果在任意時刻調用 wait / waitpid ，子進程存在且正常運行，則進程可能阻塞。 
3.如果不存在該子進程，則立即出錯返回。

進程的阻塞等待方式：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>

int main()
{
    pid_t pid;
    pid =fork();
    if(pid<0)
    {
        printf("%s fork error\n",__FUNCTION__);
        return 1;
    }
    else if(pid==0)
    {
        printf("child is run,pid is : %d\n",getpid());
        sleep(5);
        exit(257);
    }
    else
    {
        int status=0;
        pid_t ret=waitpid(-1,&status,0);  //blockwait,wait 5s
        printf("this is test for wait\n");
        if(WIFEXITED(status) && ret == pid)
        {
            printf("wait child 5s success,child return code is:%d\n",WEXITSTATUS(status));
        }
        else
        {
            printf("wait child failed,return.\n");
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}

進程非阻塞等待方式：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
    pid_t pid;
    pid =fork();
    if(pid<0)
    {
        printf("%s fork error\n",__FUNCTION__);
        return 1;
    }
    else if(pid==0)  //child
    {
        printf("child is run,pid is : %d\n",getpid());
        sleep(5);
        exit(1);
    }
    else
    {
        int status=0;
        pid_t ret=0;
        do
        {    
           ret= waitpid(-1,&status,WNOHANG);  //not blockwait,wait 5s
           if(ret==0)
           {
                printf("child is running\n");
           }
            sleep(1);
        }while(ret==0);

        if(WIFEXITED(status) && ret == pid)
        {
            printf("wait child 5s success,child return code is:%d\n",WEXITSTATUS(status));
        }
        else
        {
            printf("wait child failed,return.\n");
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}