Linux软件编程：进程和线程

进程

一、基本概念

• 进程：是程序动态执行过程，包括创建、调度、消亡
• 程序：存放在外存的一段数据的集合

二、进程创建

（一）进程空间分布

1. 每个进程运行起来后，操作系统开辟0-4G的虚拟空间
2. 进程空间：用户空间+内核空间（不允许用户访问）
3. 用户空间：文本段（文本区）+数据段（数据区）+系统数据段（堆区、栈区）
4. 文本段：存放代码和指令
5. 数据段：字符串常量、已初始化全局变量/静态变量，未初始化全区变量/静态变量
6. 数据区存放数据特点：未初始化值为0、编译时开辟空间、程序结束回收空间。
7. 系统数据段：堆区（malloc空间）、栈区（局部变量、函数运行）
8. 堆区存放数据特点：malloc申请堆区空间、free释放堆区空间、注意避免内存泄漏
9. 栈区存放数据特点：未经初始化值为随机值，执行到变量定义开辟内存空间，超过变量作用  域回收变量空间

（二）虚拟地址和物理地址

1. 虚拟地址：所有能被用户看到的地址均为虚拟地址，表示用户可以寻址的范围
2. 物理地址：内存存放数据对应的实际硬件物理地址
3. MMU：虚拟地址与物理地址之间的映射由内存单元（MMU）完成

（三）多进程存储

        1.存储方式

                1.1：多个进程空间在操作系统中存储时，空间是独立的（物理地址时独立的）

                1.2：多个进程在操作系统中共用一个虚拟内存空间（虚拟地址是共享的）

（四）进程的调度

        1.常见的进程调度算法

                1.1先来先执行，后来后执行

                1.2高优先级调度算法

                1.3时间片轮转调度算法

                1.4多级队列调度算法

                1.5负载均衡调度算法

        2.进程调度本质

                2.1宏观并行，微观串行        

                2.2宏观分析：一个CPU同时执行多个进程任务

                2.3微观分析：一个CPU在多个进程任务中高速切换保障多任务执行

（五）进程相关的命令

        1.top

        2.ps -ef

        3.ps-aux

        4../a.out &:后台执行进程（a.out）任务

        5.fg 编号（通过jobs查看）：后台执行的任务放到前台执行

        6.jobs：查看终端下所有后台进程任务

        7.nice/renice

        8.kill/killall

（六）进程的状态

三、进程相关函数接口

        1.fork

注意：

• 子进程拷贝父进程文本段、数据段、系统数据段
• 父进程与子进程空间独立，同一份代码中的变量和数据都会在父子进程中各有一份，父子进程修改自己的空间数据不会影响对方的空间
• 进程的PID不一样
• fork的返回值不一样，父进程返回子进程的PID，子进程返回0
• PID：父进程一定是>0的

        2.getpid 和getppid

        3.exit与_exit

        注意

• 在主函数中调用exit和return功能保持一致
• return在函数内部将结束该函数
• exit在函数内部会将进程结束
• exit会在结束前刷新缓存区
• _exit不会刷新缓存区

        4.进程回收

                4.1wait

注意：wait具有阻塞等待功能，等到有子进程结束才会回收子进程继续向下执行

四、进程消亡

（一）孤儿进程：父进程先结束，子进程会成为孤儿进程，被init进程收养

（二）僵尸进程

        1.是每个进程结束必然经历的阶段

        2.产生原因：子进程结束后，父进程没有回收子进程空间，导致进程执行结束，空间依然被占用的状态

        3.如何吧面产生僵尸进程？

•         父进程先结束，子进程成为孤儿进程，孤儿进程被init收养，子进程在结束，init进程回收进程空间
• 子进程结束，父进程回收子进程空间