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I/O 进程 7.2

news 2025/7/4 9:47:04

前言

        今天是7月3日，补昨天进程的内容。

概述

        1.基础

        2.代码演示

        3.练习

1.基础

一、进程五态图

  1. 状态转换流程

    创建态 → 就绪态 → 运行态 → 终止态 ↖______↙ 阻塞态

    • 触发条件：

      • 就绪态 → 运行态：获取CPU资源

      • 运行态 → 阻塞态：等待I/O或资源

      • 阻塞态 → 就绪态：资源就绪

  2. 进程ID关系

    • 层级结构：SID (Session ID) > PGID (Group ID) > PPID (Parent PID) > PID

    • 父子进程流：进程间形成树状依赖关系。

    • 特殊ID：

      • 0：引导进程

      • 1：init进程（接收孤儿进程）

      • 2：内核进程

二、进程查看指令

指令功能描述
`ps -qixgrep a.out`查看特定进程的详细信息
ps -qyx显示所有进程（含线程）
pstree -p PPID以树状图显示PPID下的进程树
pidof a.out获取进程的PID
kill -q PID结束指定PID的进程

注意事项：

  • 查看进程时需保持权限限制。

  • 使用pstree可直观分析进程层级关系。

三、进程操作函数

  1. 创建进程

    pid_t fork(void); 

    • 返回值：

      • 父进程返回子进程PID

      • 子进程返回0

    • 特点：子进程复制父进程的地址空间。

  2. 退出进程

    void exit(int status);  

    • 状态码：

      • EXIT_SUCCESS（0）：正常退出

      • EXIT_FAILURE（非0）：异常退出

  3. 获取进程ID

    pid_t getpid(void);  // 当前进程PID 
    pid_t getppid(void); // 父进程PID  

  4. 回收子进程

    pid_t wait(int *wstatus); 
    pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);  

    • 功能：阻塞父进程，直到子进程退出。

四、关键概念补充

  1. 进程地址空间

    • fork()后子进程继承父进程的地址空间副本，通过写时复制（Copy-On-Write）优化。

  2. 阻塞与非阻塞

    • 阻塞调用：如wait()，进程暂停直至条件满足。

    • 非阻塞：需结合轮询或信号机制。

  3. 孤儿进程

    • 父进程先终止时，子进程由init进程（PID=1）接管。

五、思维导图与笔记

2.代码演示

2.1 增：fork

#include <IO_head.h>
int main(int argc, const char* argv[]){pid_t pid = fork();printf("pid = %d\n", pid);if(pid==0){printf("son\n");}if(pid>0){//sleep(1);printf("father\n");}if(pid==-1){ERROR("fork failed");}return 0;
}
ubuntu@ubuntu:~/IO/class3$ ./01_fork 
pid = 25767
father
pid = 0
son

2.2 删：exit

#include <IO_head.h>
int main(int argc, const char* argv[]){//main函数也是进程，此处main作为父进程pid_t pid = fork();     //创建子进程//子进程：由fork函数返回if(pid>0){printf("pid = %d, ppid = %d, _%d_\n",getpid(),getppid(),__LINE__);//getpid,getppid获取执行该语句的进程的pid,ppidwhile(1){//由于父进程占用了cpu资源，所以会打印printf("father process\n");sleep(1);}}else if(pid==0){printf("pid = %d, ppid = %d, _%d_\n",getpid(),getppid(),__LINE__);exit(0);//fflush(stdout);//_exitwhile(1){//没资源，不打印printf("son process\n");sleep(1);}}else{ERROR("");}while(1);return 0;
}
ubuntu@ubuntu:~/IO/class3$ ./02_exit 
pid = 25817, ppid = 23303, _7_
father process
pid = 25818, ppid = 25817, _16_
father process
father process
father process
father process
father process
^C

2.3 回收

#include <IO_head.h>
int main(int argc, const char* argv[]){pid_t pid = fork();if(pid>0){//用status接收waitpid返回的子进程的退出值int status;waitpid(-1,&status,0);  //注意wait和waitpid会阻塞函数printf("father process\n");//printf("status = %d\n",(status&0xff)>>8);printf("status = %d\n",WEXITSTATUS(status));}else if(pid==0){exit(EXIT_FAILURE);//exit(EXIT_SUCCESS);//exit(3);//0:EXIT_SUCCESS;非0:EXIT_FAILURE}else{ERROR("");}while(1);return 0;
}
ubuntu@ubuntu:~/IO/class3$ ./03_wait 
father process
status = 3
^C

2.4 僵尸进程

#include <IO_head.h>
//若不回收子进程的资源，则成为僵尸进程
int main(int argc,const char* argv[]){pid_t pid = fork();if(pid>0){while(1){printf("father process\n");sleep(1);}}else if(pid==0){printf("son process\n");exit(0);}else{ERROR("");}return 0;
}
ubuntu@ubuntu:~/IO/class4$ ./02_zombie ubuntu@ubuntu:~/IO/class4$ ps -ajx | grep 02_zombie3203    8410    8410    3203 pts/1       8410 S+    1000   0:00 ./02_zombie8410    8411    8410    3203 pts/1       8410 Z+    1000   0:00 [02_zombie] <defunct>8360    8474    8473    8360 pts/2       8473 S+    1000   0:00 grep --color=auto 02_zombie
ubuntu@ubuntu:~/IO/class4$

2.5 守护进程

#include <IO_head.h>
//1.创建孤儿进程
int main(int argc,const char* argv[]){pid_t pid = fork();if(pid==0){//2.设置新会话setsid();//3.把路径修改为根目录chdir("/tmp");//4写入umask(0);int guard_file_des = open("/tmp/my.txt", O_RDWR|O_APPEND|O_CREAT, 0777);//4.2重新定向三个自带流指针dup2(guard_file_des,0);dup2(guard_file_des,1);dup2(guard_file_des,2);//4.1关闭3-1024576for(int i = 3; i<getdtablesize(); ++i){close(i);}while(1){printf("son process\n");//写入fflush(stdout); //刷新缓冲区sleep(1);}}else if(pid==-1){ERROR("");}else if(pid>0){exit(0);}return 0;
}

3.练习

补充：流程图

3.1扇形进程

#include <IO_head.h>
int main(int argc, const char* argv[]){for(int i=0; i<=3; ++i){pid_t pid = fork();if(pid == -1){ERROR("");}else if(pid==0){   //sonprintf("son process with id:%d\n",getpid());break;  //防止子进程继续繁殖}else if(pid>0){    //fatherNULL;}}while(1);return 0;
}
ubuntu@ubuntu:~/IO/class3$ ps -ajx|grep h1_fan23303   23659   23659   23303 pts/3      23659 R+    1000   0:41 ./h1_fan23659   23660   23659   23303 pts/3      23659 R+    1000   0:41 ./h1_fan23659   23661   23659   23303 pts/3      23659 R+    1000   0:41 ./h1_fan23659   23662   23659   23303 pts/3      23659 R+    1000   0:41 ./h1_fan23659   23663   23659   23303 pts/3      23659 R+    1000   0:41 ./h1_fan23607   23840   23839   23607 pts/1      23839 S+    1000   0:00 grep --color=auto h1_fan
ubuntu@ubuntu:~/IO/class3$ pstree -p 23659
h1_fan(23659)─┬─h1_fan(23660)├─h1_fan(23661)├─h1_fan(23662)└─h1_fan(23663)

3.2 链进程

#include <IO_head.h>
int main(int argc, const char* argv[]){pid_t pid;for(int i=0; i<=3; ++i){pid = fork();if(pid==-1){ERROR("");}else if(pid==0){   //sonprintf("son process with id:%d\n",getpid());NULL;   //接着循环就行。//把父进程阻塞了，子进程自然成了父进程，继续繁殖}else if(pid>0){    //fatherwait(NULL); //不能闭掉，因为闭掉子就也没了//进入阻塞态是正确的。exit(0);    //跳出阻塞说明循环完了，回收一下资源}}while(1);return 0;
}
ubuntu@ubuntu:~/IO/class3$ ps -ajx|grep h2_lincked23303   24172   24172   23303 pts/3      24172 S+    1000   0:00 ./h2_lincked24172   24173   24172   23303 pts/3      24172 S+    1000   0:00 ./h2_lincked24173   24174   24172   23303 pts/3      24172 S+    1000   0:00 ./h2_lincked24174   24175   24172   23303 pts/3      24172 S+    1000   0:00 ./h2_lincked24175   24176   24172   23303 pts/3      24172 R+    1000   0:22 ./h2_lincked23607   24292   24291   23607 pts/1      24291 S+    1000   0:00 grep --color=auto h2_lincked
ubuntu@ubuntu:~/IO/class3$ pstree -p 24172
h2_lincked(24172)───h2_lincked(24173)───h2_lincked(24174)───h2_lincked(24175)─+++
ubuntu@ubuntu:~/IO/class3$ pstree -p 23303
bash(23303)───h2_lincked(24172)───h2_lincked(24173)───h2_lincked(24174)───h2_lincked(24175)───h2+

3.3 分进程拷贝文件

#include <IO_head.h>
void RD_WR(int start, int end, int ori_des, int new_des){lseek(ori_des, start, SEEK_SET);lseek(new_des, start, SEEK_SET);char buf;for(int i = start; i<end;++i){read(ori_des, &buf, 1);write(new_des, &buf, 1);}printf("copy succeeded\n");
}int main(int argc, const char* argv[]){//文件IO：文件描述符int file_ori_des = open("./01_fork.c",O_RDONLY);int file_new_des = open("./01_new_fork.c",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0777);int len = lseek(file_ori_des,0,SEEK_END);pid_t pid = fork();if(pid>0){  //父进程//sleep(1);wait(NULL);RD_WR(0,len/2,file_ori_des,file_new_des);     }else if(pid==0){ RD_WR(len/2,len,file_ori_des,file_new_des);      //子进程exit(0);}else if(pid==-1){      //errorERROR("");}return 0;
}

结语

        以上

http://www.lryc.cn/news/579482.html

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