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Linux进程管理：创建，终止，等待

news 来源：原创 2025/6/13 7:56:47

进程创建

fork函数初识

写时拷贝

fork常规用法

fork调用失败的原因

进程终止

进程退出场景

exit

_exit

我们所谈的缓冲区在哪里？

进程等待

为什么要等待

是什么？

编辑

怎么做到的

进程创建

fork函数初识

在Linux中fork函数是非常重要的函数，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程。

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
返回值：⾃进程中返回0，⽗进程返回⼦进程id，出错返回-1

程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做

分配新的内存块和内核数据结构给子进程
将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
添加子进程到系统进程列表当中
fork返回，开始调度器调度

当一个进程调用 fork 之后，就有两个二进制代码相同的进程，而且它们都运行到相同的地方，但每个进程都将可以开始它们自己的旅程。

这里看到了三行输出，一行before，两行after。进程1233707先打印before消息，然后它又打印after。另一个after消息由1233708印的。注意到进程1233708没有打印before，为什么呢？如下图所示

所以，fork 之前父进程独立执行，fork 之后，父子两个执行流分别执行。

注意，fork 之后，谁先执行完全由调度器决定。

fork函数返回值

子进程返回 0，父进程返回的是子进程的 pid。

写时拷贝

通常，父子代码共享，父子在不写入时，数据也是共享的，当任意一方试图写入，便以写时拷贝的方式各自一份副本。具体见下图

因为有写时拷贝技术的存在，所以父子进程得以彻底分离！完成了进程独立性的技术保证! 写时拷贝，是一种延时申请技术，可以提高整机内存的使用率。

fork常规用法

通常我们创建子进程，是为了让子进程为我们干事的，不然我们创建子进程干嘛，所以一般我们创建子进程有两种，第一种我们创建子进程，想让子进程帮我执行我自己写的代码的一部分，通过if else分流，父子进程各自执行代码的一部分

第二种，这种场景是我们创建一个子进程，但我期望我的子进程帮我执行全新的程序，比如说我们在命令行中执行我们对应的命令，我们已经验证过了，我们所输入的命令本质上就是一个进程，而一旦它变成一个进程后，它的父进程就是bash，相当于我们输入命令时，是bash创建了子进程，但是这个子进程不是为了执行bash的，而是我们新启动的命令或者程序的。

fork调用失败的原因

系统中有太多的进程，内存不足

实际用户的进程数超过了限制

进程终止

进程终止的本质是释放系统资源，就是释放进程申请的相关内核数据结构和对应的数据和代码。

进程退出场景

• 代码运行完毕，结果正确

• 代码运行完毕，结果不正确

• 代码异常终止

子进程也是进程，子进程是由父进程创建的，子进程执行后退出，退出的情况应该要返回给父进程

main函数的返回值，一般都是返回给父进程的，如何去查看程序的退出数字？

用 echo $? 命令

打印最近一个程序（进程）的退出码，进程退出码

为什么我刚刚echo $? 打印的还是1，再次执行该命令，打印的却是0呢？

原因很简单，echo $?查的是最近一次的程序（进程）的退出码，第二次查的是echo命令的退出码

我们得到了退出码，应该怎样获取其退出码的含义呢，系统已经给我们了一份退出码和退出码的描述，就叫做strerror

可是我们又不知道错误码有多少，那么我们就用代码来看一下

我们看到系统一共提供了133个错误码和错误码信息的描述

而在C语言中，系统提供了errno对象，它可以直接根据错误设置错误码，当函数运行出错，会将错误码赋值给errno变量

所以我们以后写代码，如果想把错误信息反馈出来，我们就可以直接在返回值return errno。

进程执行结果对还是不对，由进程的退出码决定

那么如果程序异常呢？

main函数结束，表示进程结束，其他函数，只表示自己的函数调用完成，返回

exit

表示引起进程终止

其参数status，表示状态，其实就是进程的退出码

可以看到，在代码中任何地方调用exit，都会导致进程结束，函数后续代码不执行，不返回，将exit的状态值返回给父进程bash，子进程的退出码！！

进程退出的具体做法

1.return

2.exit

_exit

除了exit，还有一个_exit，终止调用我的进程，即谁调用我谁就退出

我们做了解即可

我们下面来区分exit和_exit的区别

exit，是C语言提供的

_exit，是系统提供的

我们通过对缓冲区的测试可以看到二者的差异

进程如果exit退出的时候，exit（），会进行缓冲区刷新

进程如果_exit退出的时候，_exit（），不会进行缓冲区刷新

exit是库函数，_exit是系统调用，库函数和系统调用的关系是上下层关系，库函数会调用相关的系统调用来完成某些任务

终止进程，你用C语言上的exit就能把进程终止了吗？不能

这个世界上的能真正杀掉进程的，只有操作系统，因为操作系统是进程的管理者

换句话说，我们看起来语言上的调用的是exit，但实际上语言上的exit也会调用系统中的_exit，因为库函数没有终止进程的能力，它只有调用系统给它的接口，才能完成终止进程

我们所谈的缓冲区在哪里？

或者一定不在哪里？

一定不是操作系统内部的缓冲区，如果是内部的缓冲区，exit和_exit都应该刷新，但是_exit并没有刷新，因此缓冲区肯定不是操作系统内部的缓冲区

它是库缓冲区，C语言提供的

进程等待

之前讲过，子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成‘僵尸进程’的问题，进而造成内存泄漏，另外，进程一旦变成僵⼫状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的kill -9 也无能为力，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程。最后，父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。如，子进程运行完成，结果对还是不对，或者是否正常退出。 父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息。

为什么要等待

为了解决内存泄漏问题

为了获取子进程的退出信息

是什么？

父进程调用接口wait或者waitpid等待子进程，就叫进程等待

我们先写一个僵尸进程的代码

然后我们用wait函数来解决僵尸进程的问题

waitpid

wait只剩waitpid的婴儿版，我们再来学习waitpid

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

我们来看一下函数接口，waitpid和wait的返回值一样，都是返回子进程的pid，wstatus是输出型参数，option一会再来谈，是用来作阻塞控制的

pid参数，>0表示只等待pid对应的子进程，

=-1，表示等待任意子进程，就是wait的作用

wait和waitpid结果是一样的

那wait和waitpid什么时候会等待失败？

wait失败就是父进程没有子进程

而waitpid失败就是pid传错了

如图所示，就是失败的情况，我们把pid+1

statue

statue是输出型参数，当父进程交给子进程一个任务，子进程完成后，父进程怎么评估它的完成情况呢？

通过进程退出码，即main函数的返回值，来判定子进程的返回结果是否正确

那么我们用statue对其进行回收，我们用代码来看一下

我们发现，最后打印出来的statue是256，但是我们故意设的子进程exit的返回值是1，为什么不等于1呢？

所以statue一定不是只有退出码，它不只是我们所想的拿到退出码

因为除了代码正常跑完，返回对应值的情况，还有一种异常情况，也需要statue来考虑

当我们知道statue的组成后，就可以手动进行更改

在Linux系统中会存在许多信号，查看Linux所有的信号，命令叫做kill -l

这么多信号，我们发现左侧是信号的值，右侧是信号的名称，其实这些都是宏

可是我们发现这里并没有0号信号，一旦一个进程异常终止，那么这个父进程的statue，低七比特位会保存异常时对应的信号编号

如果没有异常

1.低七个比特位，是0

2.一旦低七比特网不为0，那它就是异常退出的，此时退出码无意义

也就是说，如果未来，低七比特位为0，我们才看次八位比特位

当我们在程序中添加野指针，即让程序异常，看一下运行结果

sigsegv表示程序段错误

在Linux利用statue的15个比特位就能够准确把一个子进程的相关的三种运行情况，都能确定清楚了。

怎么做到的

1.子进程退出信息存在哪里？

我们之前说过，当一个子进程退出，进入僵尸状态，会把代码数据，页表删掉，但是PCB不能释放，那么子进程的退出信息，只能放在僵尸进程的task_struct

我们来看一下task_struct中的子进程退出信息

虽然我们可以通过位运算来转换获取退出码信息，但是其实系统给我们直接定义了宏，供我们直接使用

WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是
否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的
退出码）

option

pid返回值

>0:等待结束

=0：调用结束，但是子进程没有退出

<0:失败

我们主要了解一下WNOHANG，如果我们不带该选项，当子进程不退，我们会阻塞在这里，但是带上WNOHANG选项，它的作用是如果子进程没有退出，我们就立即返回，即非阻塞调用

举个例子，当我叫一个人出去玩，到他家楼下了，给它打电话，但是他才刚起床，还要洗漱穿衣服，于是我就把电话挂了，但是我是个急性子，就一分打一次电话，问他好了没，这个过程，我就是用户，这个人就是操作系统，打电话就是一次调用，这个过程叫做非阻塞轮询（NON BLOCK）

所有的轮询都是通过循环完成的

非阻塞调用，在询问的间歇，用户依旧可以干自己的事情，可以让等待方，和操作系统并发的做事情，效率更高，单位时间做更多的事情。

第二次我来找这个人，我打了电话，但是不挂断，让他一直接着电话准备，什么时候好了，直接给我说一声，我再挂电话，于是这个人不挂电话，直到把所有的准备工作都做完，这个过程，一直打着电话不挂断的过程，叫做阻塞调用

如上是我们非阻塞轮询的代码，我们可以看到运行结果中，父进程会不断的去询问子进程是否结束，直到子进程结束，成功等待到了子进程的信息。

如何让父进程做其他的事情？

我们写一份代码，重点让我们理解非阻塞调用，可以解放父进程，可以让父进程在轮询时，干自己的事情。

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include <stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
//函数指针
typedef void (*func_t)();
#define NUM 5
func_t handlers[NUM];
void Download()
{printf("下载任务\n");
}void Fflush()
{printf("刷新任务\n");
}void Log()
{printf("日志任务\n");
}
void registerHandler(func_t h[],func_t f)
{int i = 0;for(;i<NUM;i++){if(h[i] == NULL) break;}if(i == NUM)return;h[i] = f;h[i+1] = NULL;
}
int main()
{registerHandler(handlers,Download);registerHandler(handlers,Fflush);registerHandler(handlers,Log);pid_t id = fork();if(id == 0){//子进程while(1){printf("我是一个子进程,pid :%d,ppid:%d\n",getpid(),getppid());sleep(1);}exit(10);}//父进程while(1){int statue = 0;pid_t rid = waitpid(id,&statue,WNOHANG);if(rid>0){printf("wait success,rid:%d,exit code:%d,exit signal:%d\n",rid,(statue>>8)&0xFF,statue&0x7F);break;}else if(rid == 0){//函数指针进行回调处理int i = 0;for(;handlers[i];i++){handlers[i]();}printf(" 本轮调用结束，子进程没有退出\n");sleep(1);}else{printf("等待失败\n");break;}}return 0;}