Linux-进程相关函数

Linux-进程相关函数

每个进程都由一个进程号来标识，其类型为 pid_t（整型），进程号的范围：0～32767。进程号总是唯一的，但进程号可以重用。当一个进程终止后，其进程号就可以再次使用。

进程号（PID）：

标识进程的一个非负整型数。

父进程号（PPID）：

任何进程（ 除 init 进程）都是由另一个进程创建，该进程称为被创建进程的父进程，对应的进程号称为父进程号（PPID）。如，A 进程创建了 B 进程，A 的进程号就是 B 进程的父进程号。

进程组号（PGID）：

进程组是一个或多个进程的集合。他们之间相互关联，进程组可以接收同一终端的各种信号，关联的进程有一个进程组号（PGID） 。这个过程有点类似于 QQ 群，组相当于 QQ 群，各个进程相当于各个好友，把各个好友都拉入这个 QQ 群里，主要是方便管理，特别是通知某些事时，只要在群里吼一声，所有人都收到，简单粗暴。但是，这个进程组号和 QQ 群号是有点区别的，默认的情况下，当前的进程号会当做当前的进程组号。

父子进程关系

使用 fork() 函数得到的子进程是父进程的一个复制品，它从父进程处继承了整个进程的地址空间：包括进程上下文（进程执行活动全过程的静态描述）、进程堆栈、打开的文件描述符、信号控制设定、进程优先级、进程组号等。

子进程所独有的只有它的进程号，计时器等（只有小量信息）。因此，使用 fork() 函数的代价是很大的。

简单来说， 一个进程调用 fork() 函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

实际上，更准确来说，Linux 的 fork() 使用是通过写时拷贝 (copy- on-write) 实现。写时拷贝是一种可以推迟甚至避免拷贝数据的技术。内核此时并不复制整个进程的地址空间，而是让父子进程共享同一个地址空间。只用在需要写入的时候才会复制地址空间，从而使各个进行拥有各自的地址空间。也就是说，资源的复制是在需要写入的时候才会进行，在此之前，只有以只读方式共享。

注意：fork之后父子进程共享文件，fork产生的子进程与父进程相同的文件文件描述符指向相同的文件表，引用计数增加，共享文件文件偏移指针。

• Linux 的 fork() 使用是通过写时拷贝 (copy- on-write)，读时共享实现

父子进程地址空间

• 父子进程各自的地址空间是独立的

getpid函数 获取本进程号

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
​
pid_t getpid(void);
功能：获取本进程号（PID）
参数：无
返回值：本进程号

getppid函数 获取当前进程的进程的父进程号

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
​
pid_t getppid(void);
功能：获取调用此函数的进程的父进程号（PPID）
参数：无
返回值：调用此函数的进程的父进程号（PPID）

getpgid函数 获取进程组号

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
​
pid_t getpgid(pid_t pid);
功能：获取进程组号（PGID）
参数：pid：进程号
返回值：参数为 0 时返回当前进程组号，否则返回参数指定的进程的进程组号

示例

int main()
{pid_t pid, ppid, pgid;
​pid = getpid();printf("pid = %d\n", pid);
​ppid = getppid();printf("ppid = %d\n", ppid);
​pgid = getpgid(pid);printf("pgid = %d\n", pgid);
​return 0;
}

fork函数 创建进程

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
​
pid_t fork(void);
功能：用于从一个已存在的进程中创建一个新进程，新进程称为子进程，原进程称为父进程。
参数：无
返回值：成功：子进程中返回 0，父进程中返回子进程 ID。pid_t，为整型。失败：返回-1。失败的两个主要原因是：1）当前的进程数已经达到了系统规定的上限，这时 errno 的值被设置为 EAGAIN。2）系统内存不足，这时 errno 的值被设置为 ENOMEM。

区分父子进程

int main()
{pid_t pid;pid = fork();if (pid < 0){   // 没有创建成功  perror("fork");return 0;}
​if (0 == pid){ // 子进程  while (1){printf("I am son\n");sleep(1);}}else if (pid > 0){ // 父进程  while (1){printf("I am father\n");sleep(1);}}
​return 0;
}

exit函数 进程退出

#include <stdlib.h>
void exit(int status);
​
#include <unistd.h>
void _exit(int status);
功能：结束调用此函数的进程。
参数：status：返回给父进程的参数（低 8 位有效），至于这个参数是多少根据需要来填写。
返回值：无

exit() 和 _exit() 函数功能和用法是一样的，无非时所包含的头文件不一样，还有的区别就是：exit()属于标准库函数，exit()属于系统调用函数。

• exit() 函数会处理后续的刷新缓冲区的动作
• _exit() 是直接退出进程，不做任何的后续处理操作

wait函数 等待子进程退出

在每个进程退出的时候，内核释放该进程所有的资源、包括打开的文件、占用的内存等。但是仍然为其保留一定的信息，这些信息主要主要指进程控制块PCB的信息（包括进程号、退出状态、运行时间等）。

父进程可以通过调用wait或waitpid得到它的退出状态同时彻底清除掉这个进程。

wait() 和 waitpid() 函数的功能一样，区别在于，wait() 函数会阻塞，waitpid() 可以设置不阻塞，waitpid() 还可以指定等待哪个子进程结束。

注意：一次wait或waitpid调用只能清理一个子进程，清理多个子进程应使用循环。

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
​
pid_t wait(int *status);
功能：等待任意一个子进程结束，如果任意一个子进程结束了，此函数会回收该子进程的资源。
参数：status : 进程退出时的状态信息。
返回值：成功：已经结束子进程的进程号失败： -1

调用 wait() 函数的进程会挂起（阻塞），直到它的一个子进程退出或收到一个不能被忽视的信号时才被唤醒（相当于继续往下执行）。

若调用进程没有子进程，该函数立即返回；若它的子进程已经结束，该函数同样会立即返回，并且会回收那个早已结束进程的资源。

所以，wait()函数的主要功能为回收已经结束子进程的资源。

如果参数 status 的值不是 NULL，wait() 就会把子进程退出时的状态取出并存入其中，这是一个整数值（int），指出了子进程是正常退出还是被非正常结束的。

这个退出信息在一个 int 中包含了多个字段，直接使用这个值是没有意义的，我们需要用宏定义取出其中的每个字段。

宏函数可分为如下三组：

1. WIFEXITED(status)

为非0 → 进程正常结束

WEXITSTATUS(status)

如上宏为真，使用此宏 → 获取进程退出状态 (exit的参数)

2. WIFSIGNALED(status)

为非0 → 进程异常终止

WTERMSIG(status)

如上宏为真，使用此宏 → 取得使进程终止的那个信号的编号。

3. WIFSTOPPED(status)

为非0 → 进程处于暂停状态

WSTOPSIG(status)

如上宏为真，使用此宏 → 取得使进程暂停的那个信号的编号。

WIFCONTINUED(status)

为真 → 进程暂停后已经继续运行

waitpid函数

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
​
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
功能：等待子进程终止，如果子进程终止了，此函数会回收子进程的资源。
​
参数：pid : 参数 pid 的值有以下几种类型：pid > 0  等待进程 ID 等于 pid 的子进程。pid = 0  等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid 不会等待它。pid = -1 等待任一子进程，此时 waitpid 和 wait 作用一样。pid < -1 等待指定进程组中的任何子进程，这个进程组的 ID 等于 pid 的绝对值。
​status : 进程退出时的状态信息。和 wait() 用法一样。
​options : options 提供了一些额外的选项来控制 waitpid()。0：同 wait()，阻塞父进程，等待子进程退出。WNOHANG：没有任何已经结束的子进程，则立即返回。WUNTRACED：如果子进程暂停了则此函数马上返回，并且不予以理会子进程的结束状态。（由于涉及到一些跟踪调试方面的知识，加之极少用到）返回值：waitpid() 的返回值比 wait() 稍微复杂一些，一共有 3 种情况：1) 当正常返回的时候，waitpid() 返回收集到的已经回收子进程的进程号；2) 如果设置了选项 WNOHANG，而调用中 waitpid() 发现没有已退出的子进程可等待，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指示错误所在，如：当 pid 所对应的子进程不存在，或此进程存在，但不是调用进程的子进程，waitpid() 就会出错返回，这时 errno 被设置为 ECHILD；