一. 过程
1.1. 程序和过程的关系
简略来说，程序是静止的，就是咱们的可执行文件，过程是动静的，就是运行起来的程序。
1.2. 并行和并发
1）并行，parallel 强调同一时刻同时执行
2）并发，concurrency 则指的一个时间段内去一起执行
1.3. 过程的状态
在五态模型中，过程分为新建态、终止态，运行态，就绪态，阻塞态，如下图
1.4. 过程各个状态的切换机会
①TASK_RUNNING(运行态)：过程正在被 CPU 执行。当一个过程刚被创立时会处于 TASK_RUNNABLE，示意己经准备就绪，正等待被调度。②TASK_INTERRUPTIBLE（可中断）：过程正在睡眠（被阻塞）期待某些条件的达成。当条件达成，内核就会把过程状态设置为运行。处于此状态的过程会因为接管到信号而提前被唤醒，比方给一个 TASK_INTERRUPTIBLE(可中断)状态的过程发送 SIGKILL 信号，这个过程将先被唤醒（进入 TASK_RUNNABLE 运行状态），而后再响应 SIGKILL 信号而退出（变为 TASK_ZOMBIE 进行状态），而不是从 TASK_INTERRUPTIBLE 状态 (可中断) 间接退出。③TASK_UNINTERRUPTIBLE（不可中断）：处于期待中的过程，待资源满足时被唤醒，但不能够由其它过程通过信号或中断唤醒。因为不承受外来的任何信号，因而无奈用 kill 杀掉这些处于该状态的过程，这个状态存在的作用就是因为内核的某些解决流程是不能被打断的。如果响应异步信号，程序的执行流程中就会被插入一段用于解决异步信号的流程，于是原有的流程就被中断了，这可能使某些设施陷入不可控的状态。另外处于 TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态个别状况下，是十分短暂的，很难通过 ps 命令捕捉到。④TASK_ZOMBIE（僵死）：示意过程曾经完结了，然而其父过程还没有调用 wait4 或 waitpid()来开释过程描述符。为了父过程可能获知它的音讯，子过程的过程描述符依然被保留着。一旦父过程调用了 wait4()，过程描述符就会被开释。⑤TASK_STOPPED（进行）：过程进行执行。当过程接管到 SIGSTOP，SIGTSTP，SIGTTIN，SIGTTOU 等信号的时候，还有在调试的时候接管到任何信号，也会使过程进入这种状态。当接管到 SIGCONT 信号，会从新回到 TASK_RUNNABLE。1.5 过程号
过程号 PID：每个过程都由一个过程号来标识，其类型为 pid_t（整型），过程号的范畴：0～32767。
父过程号 PPID：任何过程（除 init 过程）都是由另一个过程创立，该过程称为被创立过程的父过程，对应的过程号称为父过程号（PPID）。
过程组号 PGID：过程组是一个或多个过程的汇合。他们之间互相关联，过程组能够接管同一终端的各种信号，关联的过程有一个过程组号（PGID）
1.6 过程相干函数
getpid 函数
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t getpid(void);
性能：获取本过程号（PID）参数：无
返回值：本过程号getppid 函数
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t getppid(void);
性能：获取调用此函数的过程的父过程号（PPID）参数：无
返回值：调用此函数的过程的父过程号（PPID）getpgid 函数
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t getpgid(pid_t pid);
性能：获取过程组号（PGID）参数：pid：过程号
返回值：参数为 0 时返回以后过程组号，否则返回参数指定的过程的过程组号二. 创立过程
2.1 fork 函数
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
性能：用于从一个已存在的过程中创立一个新过程，新过程称为子过程，原过程称为父过程。参数：无
返回值：胜利：子过程中返回 0，父过程中返回子过程 ID。pid_t，为整型。失败：返回 -1。失败的两个次要起因是：1）以后的过程数曾经达到了零碎规定的下限，这时 errno 的值被设置为 EAGAIN。2）零碎内存不足，这时 errno 的值被设置为 ENOMEM。应用 fork() 函数失去的子过程会将父过程复制一份（包含过程上下文、过程堆栈、关上的文件描述符、信号管制设定、过程优先级、过程组号等），
所以应用 fork()创立过程开销是很大的。
那么如何辨别父过程和子过程呢？那就是依据 fork()返回的 pid 值。
fork() 函数被调用一次，但返回两次，
子过程的返回值是 0，而父过程的返回值则是新子过程的过程 pid。
pid_t pid = fork(); // 依据这个返回值来辨别父子过程，如同这个值小于 0，那就是示意创立过程失败。代码示例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(){
// 打印创立过程的过程号
printf("创立子过程前的 pid:[%d]\n",getpid());
// 创立子过程
pid_t pid = fork();
if(pid < 0){// 创立过程失败
perror("fork");
return -1;
}else if(pid >0){ // 父过程执行内容
printf("父过程执行[pid %d][ppid:%d\n]",getpid(),getppid());
}else if(pid == 0){ // 子过程执行
printf("子过程执行[pid %d][ppid:%d\n]",getpid(),getppid());
}
printf("创立子过程后执行 pid[%d]\n",getpid());
return 0;
}输入后果
创立子过程前的 pid:[29871]
父过程执行[pid 29871][ppid:29848]创立子过程后执行 pid[29871]
子过程执行[pid 29872][ppid:29871]创立子过程后执行 pid[29872]父子过程中各自的空间是独立的，假设全局变量 a，在子过程中批改 a 的值时，并不影响父过程。
2.2 exec 函数族
在运行的过程中，启动一个内部程序，由内核将这个内部程序读入内存，使其执行起来成为一个过程，例如，咱们执行一个程序，须要调用内部的 ls 命令，获取一个目录的资源信息，这里应用的就是 exec 函数族。
exec 函数族，就是一簇函数，在 Linux 中，并不存在 exec() 函数，exec 指的是一组函数，共有 6 个，如下：
#include <unistd.h>
extern char **environ;
int execl(const char *path, const char *arg, .../* (char *) NULL */);
int execlp(const char *file, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
int execle(const char *path, const char *arg, .../*, (char *) NULL, char * const envp[] */);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);
int execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[]);个别罕用的有两个，execl 和 excelp。
execl 函数个别执行本人写的程序
int execl(const char *path, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
path: 要执行的程序的门路
变参 arg: 要执行的程序的须要的参数, 个别先是程序的名字，之后是程序的执行参数
参数写完之后: NULL
返回值：若是胜利，则不返回，不会再执行 exec 函数前面的代码；若是失败，会执行 execl 前面的代码，能够用 perror 打印谬误起因。参考示例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(){printf("===============start ls=================");
/* 调用零碎的 ls 命令 */
execl("/bin/ls","ls","-l",NULL);
perror("execl");
return 0;
}咱们也能够本人写一个程序文件，来进行调用
例如咱们写一个示例程序 test.c，打印承受的参数
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int man(int argc, char*argv[]){for(int i=0;i<argc;i++){printf("[%s]",argv[i]);
}
return 0;
}主程序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(){printf("===============start ls=================");
execl("./test","test","hello","world",NULL);
perror("execl");
return 0;
}execlp 很是类似，execlp 函数个别是执行零碎自带的程序或者是命令.
int execlp(const char *file, const char *arg, .../* (char *) NULL */);
参数阐明：file: 执行命令的名字, 依据 PATH 环境变量来搜寻该命令，其余和 execl 雷同。代码示例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(){printf("===============start ls=================");
/* 调用零碎的 ls 命令 */
execlp("ls","ls","-l",NULL);
perror("execl");
return 0;
}3 退出过程
3.1 资源回收
在过程退出的时候，内核会开释过程所有的资源，但依然有一些资源不能被开释，次要指过程管制块 PCB（过程号、退出状态、运行工夫等）。
父过程能够通过调用 wait 或 waitpid 失去它的退出状态同时彻底清除掉这个过程，防止资源的节约。
3.2 孤儿过程和僵尸过程
1）孤儿过程
父过程运行完结，但它的子过程却还未完结运行，这个子过程就成了孤儿过程。
内核会把孤儿过程的父过程设置为 init，而 init 过程会循环地 wait() 它的曾经退出的子过程。
所以孤儿过程并不会造成什么危害。
2）僵尸过程
若子过程完结运行，父过程还在持续运行，然而父过程没有调用 wait 或 waitpid 函数实现对子过程的资源回收，那么这个子过程就成了僵尸过程。
僵尸过程会占用零碎的资源，霸占过程号，而过程号是无限的，过多的僵尸过程呈现，会导致可用过程号缩小，最初无奈创立新的过程，所以要防止产生僵尸过程。
3.3 回收过程资源的函数 wait 或 waitpid
1)wait
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);
性能：期待任意一个子过程完结，如果任意一个子过程完结了，此函数会回收该子过程的资源。参数：status : 过程退出时的状态信息。返回值：胜利：曾经完结子过程的过程号
失败：-1
具体阐明：wait()函数的次要性能为回收曾经完结子过程的资源，调用 wait() 函数的过程会处于阻塞状态。如果调用过程没有子过程，那函数立刻返回；如果它的子过程曾经完结，则函数会立刻返回，同时会回收那个该过程的资源。如果传入参数 status 的值不是 NULL，那么 wait() 就会把子过程退出时的状态取出并存入一个整数值（int），表明子过程是失常退出还是异样终止。这个退出信息在一个 int 中蕴含了多个字段，咱们应用用宏定义取出其中的每个字段，次要有如下三组宏信息
1) WIFEXITED(status) 为非 0，示意过程失常完结
WEXITSTATUS(status) 如上宏为真，应用此宏能够获取过程退出状态 (exit 的参数)
2) WIFSIGNALED(status)为非 0, 示意过程异样终止
WTERMSIG(status)如上宏为真，应用此宏，获得使过程终止的那个信号的编号。3) WIFSTOPPED(status)为非 0 → 过程处于暂停状态
WSTOPSIG(status)如上宏为真，应用此宏获得使过程暂停的那个信号的编号。WIFCONTINUED(status)为非 0，意味着过程暂停后曾经持续运行
代码示例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){pid_t pid = fork();
if(pid<0){perror("fork");
return -1;
}else if(pid >0){
// 父过程调用 wait 一次 wait 只能终止一个子过程
int status;
pid_t cpid = wait(&status);
printf("child pid [%d]",cpid);
if(WIFEXITED(status)){
// 失常退出
printf("child process normal exit. status[%d]\n",WEXITSTATUS(status));
}else if(WIFSIGNALED(status)){
// 被信号杀死
printf("child process killed by signal, signo[%d]\n", WTERMSIG(status));
}
}else if(pid == 0){
// 子过程
for(int i=0;i<10;i++){printf("helloworld\n");
}
return 10;
}
return 0;
}2)waitpid
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
性能：跟 wait 一样，期待子过程终止，回收子过程的资源。
参数：pid : 参数 pid 的值有以下几种类型：pid > 0 期待过程 ID 等于 pid 的子过程。pid = 0 期待同一个过程组中的任何子过程，如果子过程曾经退出了别的过程组，waitpid 不会期待它。pid = -1 期待任一子过程，此时 waitpid 和 wait 作用一样。pid < -1 期待指定过程组中的任何子过程，这个过程组的 ID 等于 pid 的绝对值, 很少应用。
status : 过程退出时的状态信息。和 wait() 用法一样。
options : options 提供了一些额定的选项来管制 waitpid()。0：同 wait()，阻塞父过程，期待子过程退出。WNOHANG：没有任何曾经完结的子过程，则立刻返回。WUNTRACED：如果子过程暂停了则此函数马上返回，并且不予以理睬子过程的完结状态。（因为波及到一些跟踪调试方面的常识，加之极少用到）返回值：waitpid() 的返回值比 wait() 略微简单一些，一共有 3 种状况：1) 当失常返回的时候，waitpid() 返回收集到的曾经回收子过程的过程号；2) 如果设置了选项 WNOHANG，而调用中 waitpid() 发现没有已退出的子过程可期待，则返回 0；3) 如果调用中出错，则返回 -1，这时 errno 会被设置成相应的值以批示谬误所在，如：当 pid 所对应的子过程不存在，或此过程存在，但不是调用过程的子过程，waitpid() 就会出错返回，这时 errno 被设置为 ECHILD；代码示例（下面代码简略批改一下）
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){pid_t pid = fork();
if(pid<0){perror("fork");
return -1;
}else if(pid >0){
// 父过程调用 wait 一次 wait 只能终止一个子过程
int status;
pid_t cpid = waitpid(-1,&status,0);
printf("child pid [%d]",cpid);
if(WIFEXITED(status)){
// 失常退出
printf("child process normal exit. status[%d]\n",WEXITSTATUS(status));
}else if(WIFSIGNALED(status)){
// 被信号杀死
printf("child process killed by signal, signo[%d]\n", WTERMSIG(status));
}
}else if(pid == 0){
// 子过程
for(int i=0;i<10;i++){printf("helloworld\n");
}
return 10;
}
return 0;
}