作者 | 看，未来
责编 | 王晓曼
出品 | CSDN博客

初见进程，先查一下户口

1、进程环境

进程控制块PCB：就是进程在操作系统中的“户口”，具体实现是 task_struct数据结构：1.状态信息，例如这个进程处于可执行状态，休眠，挂起等。2.性质，由于unix有很多变种，进程有自己独特的性质。3.资源，资源的链接比如内存，还有资源的限制和权限等。4.组织，例如按照家族关系建立起来的树（父进程，子进程等）。

2、进程状态

运行状态R（TASK_RUNNING）可中断睡眠状态S（TASK_INTERRUPTIBLE）不可中断睡眠状态D（TASK_UNINTERRUPTIBLE）暂停状态T（TASK_STOPPED或TASK_TRACED）僵死状态Z（EXIT_ZOMBIE）退出状态X(EXIT_DEAD)
以上两部分，了解即可

3、进程原语

（1）fork

#include <unistd.h>pid_t fork(void);

功能：子进程复制父进程中的0~3G空间和PCB,但ID号不同。

Fork调用一次返回两次

父进程中返回子进程ID (就是大于0的意思)

子进程返回0

读时共享写时复制，可保高效

与之相关函数：

#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>pid_t getpid(void); //获取进程ID
pid_t getppid(void); //获取父进程ID

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>uid_t getuid(void);//返回实际用户ID
uid_t geteuid(void);//返回有效用户ID

进程的产生方式：

进程的产生有多种方式，但是追本溯源是相通的。

(1)复制父进程的系统环境（放心，只要是你开的进程，肯定有父进程）
(2)在内核中建立进程结构
(3)将结构插入到进程列表，便于维护
(4)分配资源给该进程
(5)复制父进程的内存映射消息
(6)管理文件描述符和链接点
(7)通知父进程

下面是一张进程列表的图，命令：Pstree。

可以看到Init是所有进程的父进程，其他进程都是有Init进程直接或间接Fork出来的。

（2）Exec族

为什么需要Exec函数？

• Fork子进程是为了执行新程序（Fork创建了子进程后，子进程和父进程同时被OS调度执行，因此子进程可以单独的执行一个程序，这个程序宏观上将会和父进程程序同时进行）。

• 可以直接在子进程的IF中写入新程序打代码。但这样不够灵活，因为我们只能把子进程程序的源代码贴过来执行（必须知道源代码，而且源代码太长了也不好控制）使用Exec族函数运行新的可执行程序。Exec族函数可以直接把一个编译好的可执行程序直接加载运行。

• 有了Exec族函数后，典型打父子进程程序是这样的：子进程需要运行的程序被单独编写、单独编译链接成一个可执行程序(Hello)。主进程为父进程，Fork创建了子进程后在子进程中Exec来执行Hello，达到父子进程分别做不同程序同时（宏观上）运行的效果。

代码贴这儿，看这里讲解Exec族：

#include<unistd.h>int execve(const char *path,char *const argv[],char *const envp[]);//这个是真正的系统调用
//以下的函数最后都是调用这个函数int execl(const char *path,char *const argv,···);
int execlp(const char *file,char *const argv,···);
int execle(const char *path,char *const argv,···· ,char *const envp[]);
int execv(const char *path,char *const argv[]);
int execvp(const char *file,char *const argv,);

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>int main(void)
{pid_t pid;if((pid = fork()) < 0){perror("fork");exit(1);}else if(pid == 0){/* child */execl("/bin/ls", "ls", "-l", "-a",NULL);}else{printf("parent, child id = %d.\n",pid);}return 0;
}

（3）Wait/Waitpid

这里几个概念：

• 僵尸进程：子进程退出，父进程没有及时回收，子进程成为僵尸进程

• 孤儿进程：父进程退出，而子进程没有退出，子进程成为孤儿进程

• Init进程：1号进程，负责收留孤儿进程，成为他们的父进程

有5种方式终止进程：
（1）main返回
（2）调用exit
（3）调用_exit
（4）调用abort（给自己发送异常终止信号）
（5）由一个信号终止

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>pid_t wait(int *status);
//这里的status为一个整形指针，是该子进程的返回状态。若该指针不为空，则可以通过该指针获取子进程退出时的状态。pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options);
// pid是进程号
/*<-1 回收指定进程组内的任意子进程-1 回收任意子进程0 回收和当前waitpid调用一个组的所有子进程>0 回收指定ID的子进程
*/
//options：
/*
WNOHANG:强制回收，不阻塞。
WUNTRANCED:一般用上面那个
*/

来个联系方式吧，进程间通信

常用的通信方式有：管道、消息队列、共享内存、文件空间映射。

1、管道：两个进程间通信，最古老的通信方式了。

2、消息队列：在内核中建立一个链表，发送方按照一定标识将数据发送到内核中，内核将其放入链表。

（）接收方发送请求后，内核按照标识取出消息。

（）消息队列是一种完全异步的通信方式。

3、共享内存：共享内存是将内存中的一段地址，在多个进程间共享。多个进程通过挂载在自己名下的地址直接对共享内存进行操作。

4、文件空间映射：Mmap函数用来将文件或设备空间映射到内存中，可以通过对映射后的内存空间操作来获得与操作文件一致的效果。

进程间同步

进程间同步的方法主要有system信号量和进程间锁。

家庭关系如何？（进程间关系）

1、进程组

一个或多个进程组成的集合，进程组的组ID是一个正整数。

//获取当前进程组组IDpid_t getpgid(pid_t pid);
pid_t getpgrp(void);

几个概念：

• 组长进程：进程ID号等于组ID。

• 组长进程可以创建一个进程组，创建该进程组中的进程。

• 只要进程中有一个进程存在，进程组就存在，与组长进程是否终止无关。

• 进程组生存期：进程组创建到最后一个进程离开（终止或转移到另一个进程组）

//一个进程可以为自己或子进程设置进程组IDint setpgid(pid_t pid,pid_t pgid);//非root进程只能改变自己创建的子进程，或有权限操作的进程

2、会话

pid_t setsid(void);

• 调用进程不能是进程组组长，该进程变成新会话的首进程。

• 该进程成为一个新进程组的组长进程。

• 需要有Root权限（Ubunt不需要）

• 新会话丢弃原有控制终端，该会话没有控制终端。

• 建立新会话时，先用Fork，然后父进程终止，子进程调用。

pid_t getsid(pid_t pid);

用于查看当前进程的会话ID。

注意点：组长进程不能成为新会话首进程，新会话首进程必定成为组长进程。

来串伪代码：

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>int main()
{pid_t pid;pid = fork();if(pid == 0){//打印：getpid();//进程IDgetpgid(0);//组IDgetsid(0);//会话IDsleep(10);setsid();//子进程设为会话组长//子进程非组长进程，故其成为新会话首进程，且成为组长进程。//该进程ID即为会话进程ID//再打印一遍getpid();//进程IDgetpgid(0);//组IDgetsid(0);//会话ID}
}

程序、进程与线程的区分

这个问题老师问过我，当时我没答上来。

1、进程是动态的，程序是静态的。

2、一个进程只能对应一个程序，而一个程序可以对应多个进程。

从操作系统方面来看，进程代表的是操作系统分配的内存、CPU时间片等资源的基本单位，是为正在运行的程序准备的运行环境。

版权声明：本文为CSDN博主「看，未来」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。

原文链接：

https://blog.csdn.net/qq_43762191/article/details/106024446

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