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Linux软件编程-进程（1）

news 2025/8/15 15:23:16

1.进程的概念

正在运行的程序，其运行过程中需要消耗内存和CPU。
main.c ---------->a.out ----------------->./a.out
应用程序可执行程序内存
硬盘硬盘 cpu

程序和进程的区别
程序：静态的数据集合，存储在硬盘空间
程序运行起来可以产生进程；
一个程序可以产生多个进程
进程：是一个程序动态执行的过程，需要消耗内存和CPU，
进程具备动态生命周期，从产生到调度再到消亡
一个进程中也可执行多个程序
是操作系统资源分配的最小单位

2.进程的产生

进程产生时，操作系统都会为其分配0-4G的虚拟内存空间。

内核：
1. 文件管理
2. 进程管理
3. 内存管理
4. ...
栈区：
1.保存局部变量
2.函数的形参和返回值
3.保存函数的调用关系（保护现场和恢复现场）
堆区：
1. 由开发人员手动分配
2. 使用完要手动释放
数据区：
data段：1. 已初始化的全局变量 2. 已初始化的静态变量
bss段：1.未初始化的全局变量 2. 未初始化的静态变量（static）-->bss段初始时按位清0
字符串常量区：1. 保存字符串常量 "hello world"
文本区：
1. 存放指令代码 2. 存放常量 eg：'A', 10

3.进程的调度

CPU：数据处理速度快
宏观并行，微观串行

cpu调度算法
1、时间片轮询算法
2、先来先服务，后来后服务（任务队列）
3、短作业优先调度
4、高优先级先执行，低优先级后执行

4.进程的状态

操作系统进程进程三态图：

Linux操作系统的进程状态：

1.运行态(用户运行态、内核运行态)    R
正在执行,且被CPU任务调度所执行的进程
2.就绪态   R
正在执行,没有CPU任务调度执行的进程（只缺少cpu）
3.可唤醒等待态   S
也称为睡眠态,阻塞等待资源的进程
4.不可唤醒等待态 D
不想被CPU任务调度所打断的进程任务可以设置为不可唤醒等待态
5.暂停态   T
被暂停执行的进程
6.僵尸态 Z
进程执行结束,空间没有被回收
7.结束态 X
进程执行结束,空间被回收

5. 进程的消亡

1. 进程执行结束（进程退出）
2. 回收进程资源空间

僵尸进程：进程退出后，但其资源空间未被父进程回收
如何避免僵尸进程产生：
1. 子进程退出后，父进程及时为其回收资源空间
2. 让该进程成为一个孤儿进程，结束时被操作系统中的系统进程回收
孤儿进程：父进程先消亡，其对应的子进程成为一个孤儿进程，会被系统进程所收养
（守护类的进程）

6. 进程相关命令

PID：进程的ID号
PPID ：父进程ID号
父进程：产生子进程的进程称为父进程
子进程：父进程产生出来的新进程即为该父进程的子进程

1. ps -aux   查看进程相关参数：PID、状态、CPU占有率、内存占有率
ps -aux | grep ./a.out
| ：管道：前面命令的输出作为后面命令的输入
grep ：字符串查找：在输入中查找和后面字符串相关的数据
2. top 动态查看进程的相关参数：CPU占有率、内存占有率
3. ps -ef 查看该进程的ID和父进程ID
4. pstree 查看进程的产生关系
pstree -p    查看进程的产生关系(有PID号)
pstree -sp 进程PID号    查看某个指定的进程的产生关系
5. kill -信号的编号/信信号的名称 PID 向进程发送信号，让进程的状态发生变化
kill -l 查看系统支持的信号
eg：杀死一个指定的进程
kill -9 PID
kill -SIGKILL PID
killall -9 进程名称
有+号表示：前台进程
无+号表示：后台进程
jobs 查看当前终端的后台进程
fg 后台进程编号让后台进程切换成前台进程

7.进程相关编程

（1）进程创建

fork()
getpid(); 获取当前进程自己的PID号
getppid()：获取当前进程父进程的PID号

头文件：
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
函数接口：
pid_t fork(void);
功能：通过拷贝父进程产生一个新的子进程
子进程完全拷贝父进程0-3G的虚拟内存空间
子进程拷贝父进程PCB（进程控制块）块中的部分内容：PID不拷贝
返回值：
>0 :父进程，是子进程的PID号
==0：子进程
-1 ：出错

注意：
1. 子进程完完整整拷贝父进程0-3G虚拟内存空间。
2. 父子进程栈区、数据区、文本区、堆区完全独立，数据不共享
3. 要想共享数据，需要使用进程间通信方式实现

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{int *p = malloc(sizeof(int));*p = 100;pid_t pid = fork();if(pid > 0){*p = 1000;printf("ppid = %d, pid = %d, *p = %d\n",getpid(), pid, *p);}else if(0 == pid){*p = 10000;printf("pid = %d, ppid = %d, *p = %d\n", getpid(), getppid(), *p);}else{perror("fork error");}return 0;
}