Linux 进程、线程与 exec/系统调用详解
1. wait 与 waitpid —— 子进程资源回收
1.1 wait
pid_t wait(int *wstatus);
功能：阻塞等待，回收任意子进程的资源空间。
参数：
wstatus：保存子进程退出状态的变量地址
NULL：不保存退出状态
返回值：
成功：返回回收的子进程 PID
失败：返回 -1
1.2 waitpid
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
功能：回收指定子进程的资源，功能比 wait 更灵活。
参数：
pid：
< -1：回收指定进程组内的任意子进程例如 -100 表示等待 GID=100 的进程组
-1：回收任意子进程（组内外）
0：回收与当前调用者同一组的所有子进程
> 0：回收指定 PID 的子进程
status：
保存子进程退出状态NULL：不关心退出状态
options：
0：阻塞等待WNOHANG：非阻塞等待
返回值：
成功：返回回收的子进程 PID
失败：-1
非阻塞模式下且没有子进程退出：返回 0
1.3 子进程资源回收策略
wait 阻塞回收：父进程专门等待子进程退出
waitpid 非阻塞回收：配合轮询实现
不回收：子进程一直运行
异步回收：子进程退出时通知父进程回收
2. exec 函数族 —— 在当前进程中执行其他程序
2.1 execl
int execl(const char *path, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
功能：执行指定路径的可执行文件。
本质：将当前进程的代码段替换成新程序，不创建新进程。
参数：
path：可执行文件路径
arg：传给程序的参数，第一个参数一般是程序名
NULL：参数结束标志
返回值：
成功：无返回（被新程序替换）
失败：-1
2.2 execlp
int execlp(const char *file, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
功能：从 PATH 环境变量指定的目录中查找可执行文件。
2.3 execle
int execle(const char *path, const char *arg, ..., (char *) NULL, char *const envp[]);
功能：指定环境变量执行新程序。
2.4 execv
int execv(const char *path, char *const argv[]);
功能：与 execl 类似，但用 数组 传递参数。
2.5 execvp
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
功能：与 execlp 类似，但用 数组 传递参数。
2.6 execvpe
int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);
功能：结合 PATH 搜索 + 指定环境变量。
3. system —— fork + exec 封装
int system(const char *command);
功能：调用 fork() 创建子进程，并在子进程中执行 exec 族函数。
区别：
exec：不创建新进程，直接替换当前进程代码
system：先 fork 再 exec，创建新的进程
4. 线程基础
4.1 线程概念
线程：轻量级进程，是 CPU 调度的最小单位
进程：操作系统资源分配的最小单位
4.2 进程 vs 线程
| 特性 | 进程 | 线程 |
|---|---|---|
| 调度单位 | 资源分配最小单位 | CPU 调度最小单位 |
| 资源消耗 | 创建需分配独立虚拟地址空间（0~4G） | 仅分配栈空间（默认 8M） |
| 通信方式 | 需 IPC 机制 | 可直接共享全局变量 |
| 安全性 | 高，地址空间隔离 | 低，可能相互影响 |
| 创建速度 | 较慢 | 较快 |
4.3 线程创建
#include <pthread.h>int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);
参数：
thread：线程 ID 存放位置
attr：线程属性（NULL 表示默认）
start_routine：线程入口函数
arg：传递给线程入口函数的参数
返回值：
成功：0
失败：非 0
4.4 常用线程函数
pthread_self(); // 获取当前线程 ID
pthread_exit(); // 线程主动退出
pthread_join(); // 回收线程资源
总结
wait / waitpid 用于子进程资源回收
exec 族函数用于执行新程序，不会创建新进程
system 封装了 fork + exec
线程是轻量级进程，开销小但安全性低