【Linux学习】进程基础API
下面是有关进程基础API的相关介绍，希望对你有所帮助！
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目录
1. 僵尸进程与孤儿进程
1.1 孤儿进程
1.2 僵尸进程
2. 监视子进程
2.1 wait()
2.2 waitpid()
3. 执行新程序
exec族函数
4. 守护进程
1. 僵尸进程与孤儿进程
1.1 孤儿进程
父进程先于子进程结束，此时子进程变成了一个“孤儿”我们把这种进程就称为孤儿进程。
在 Linux 系统当中，所有的孤儿进程都自动成为 init 进程的子进程
示例代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{// 创建子进程 switch (fork()){case -1:perror("fork error");exit(-1);case 0:// 子进程 printf("子进程<%d>被创建, 父进程<%d>\n", getpid(), getppid());sleep(3); // 休眠 3 秒钟等父进程结束printf("父进程<%d>\n", getppid()); // 再次获取父进程 pid_exit(0);default:// 父进程 break;}sleep(1); // 父进程休眠休眠 1 秒,保证子进程能够打印出第一个 printf()printf("父进程结束!\n");exit(0);
}代码运行结果
1.2 僵尸进程
如果子进程先于父进程退出，同时父进程太忙了，无瑕回收子进程的内存资源，那么此时子进程就变成了一个 僵尸进程，僵尸一词指的是子进程结束后其父进程并没有来得及立马给它“收尸”，子进程处于“曝尸荒野”的状态
回收进程有以下几种情况：
- 如果父进程调用wait()为子进程收尸"后，僵尸进程就会被内核彻底删除。
- 如果父进程并没有调用wait(）函数然后就退出了，那么此时init进程将会接管它的子进程并自动调用wait(),故而从系统中移除僵尸进程
- 如果父进程创建了某一子进程，子进程已经结束，而父进程还在正常运行，但父进程并未调用wait()回收子进程，此时子进程变成一个僵尸进程
如果系统中存在大量的僵尸进程，它们势必会填满内核进程表，从而阻碍新进程的创建，所以，在我们的一个程序设计中，一定要监视子进程的状态变化，如果子进程终止了，要调用wait()将其回收，避免僵尸进程。
示例代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{// 创建子进程 switch (fork()){case -1:perror("fork error");exit(-1);case 0:// 子进程 printf("子进程<%d>父进程<%d>\n", getpid(), getppid());sleep(1); // 休眠 1秒钟printf("子进程结束!\n");_exit(0);default:// 父进程 break;}while(1)sleep(1);exit(0);
}
代码运行结果
2. 监视子进程
在很多应用程序的设计中，父进程需要知道子进程于何时被终止，并且需要知道子进程的终止状态信息，是正常终止、还是异常终止亦或者被信号终止等，意味着父进程会对子进程进行监视，同时还需要回收僵尸进程的资源
2.1 wait()
系统调用 wait() 可以等待进程的任一子进程终止，同时获取子进程的终止状态信息
//函数原型
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);函数参数和返回值含义如下：
status：参数 status 用于存放子进程终止时的状态信息，参数 status 可以为 NULL，表示不接收子进程 终止时的状态信息。
返回值：若成功则返回终止的子进程对应的进程号；失败则返回-1。
参数 status 不为 NULL 的情况下，则 wait() 会将子进程的终止时的状态信息存储在它指向的 int 变量中，可以通过以下宏来检查 status 参数：
示例代码
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>int main()
{int status;pid_t pid;int i;int ret;for(i = 1; i<4; i++){pid = fork();switch(pid){case -1:perror("fork error");exit(-1);case 0:// 子进程 printf("子进程<%d>被创建\n", getpid());sleep(i); _exit(i);default:// 父进程 break;}}sleep(1);for(i = 1; i<4; i++){ret = wait(&status);if(ret == -1){if(ECHILD == errno){printf("没有等待回收的进程\n");exit(0);}else{perror("wait error");exit(-1);}}printf("回收的子进程id: %d,回收状态：%d\n", ret, WIFSIGNALED(status));}exit(0);
}代码运行结果
2.2 waitpid()
使用 wait()系统调用存在着一些限制，这些限制包括如下：
如果父进程创建了多个子进程，使用 wait()将无法等待某个特定的子进程的完成，只能按照顺序等待下一个子进程的终止，一个一个来、谁先终止就先处理谁。
如果子进程没有终止，正在运行，那么 wait() 总是保持阻塞，有时我们希望执行非阻塞等待，而waitpid()函数则可以突破这些限制。
//函数原型
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
status： 与 wait()函数的 status 参数意义相同
返回值： 返回值与 wait()函数的返回值意义基本相同
3. 执行新程序
当子进程的工作不再是运行父进程的代码段，而是运行另一个新程序的代码，那么这个时候子进程可以通过 exec 函数来实现运行另一个新的程序。
exec族函数
exec 族函数包括多个不同的函数，这些函数命名都以 exec 为前缀，这些库函数都是基于系统调用 execve() 而实现的，虽然参数各异、但功能相同， 包括： execl()、 execlp()、 execle()、 execv()、 execvp()、 execvpe()
示例代码
// child.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h> int main(int argc, char **argv)
{// 倒数 n 秒for(int i=atoi(argv[1]); i>0; i--){printf("%d\n", i);sleep(1);}// 程序退出，返回 nexit(atoi(argv[1]));
}// father.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h> int main()
{// 子进程if(fork() == 0){printf("加载新程序之前的代码\n");// 加载新程序，并传递参数3execl("./child", "./child", "3", NULL);printf("加载新程序之后的代码\n");}// 父进程else{// 等待子进程的退出int status;int ret = waitpid(-1, &status, 0);if(ret > 0){if(WIFEXITED(status))printf("[%d]: 子进程[%d]的退出值是:%d\n",getpid(), ret, WEXITSTATUS(status));}else{printf("暂无僵尸子进程\n");}}
}代码运行结果
- 注意：子进程中加载新程序之后的代码无法运行，因为已经被覆盖了。
4. 守护进程
守护进程（Daemon） 也称为精灵进程，是运行在后台的一种特殊进程，它独立于控制终端并且周期性 地执行某种任务。
输入终端命令 ps -aux ，TTY 一栏是 ？表示该进程没有控制终端，也就是守护进程，其中 COMMAND 一栏使用中括号[]括 起来的表示内核线程，这些线程是在内核里创建，没有用户空间代码，因此没有程序文件名和命令行，通常 采用 k 开头的名字，表示 Kernel
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