进程控制之进程创建与终止

进程创建

1 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：子进程中返回0，父进程返回子进程id，出错返回-1

父进程调用fork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，看如下程序。

int main( void )
{pid_t pid;printf("Before: pid is %d\n", getpid());if ( (pid=fork()) == -1 )perror("fork()"),exit(1);printf("After:pid is %d, fork return %d\n", getpid(), pid);sleep(1);return 0;
}
运行结果：
[root@localhost linux]# ./a.out
Before: pid is 43676
After:pid is 43676, fork return 43677
After:pid is 43677, fork return 0

这里看到了三行输出，一行before，两行after。进程43676先打印before消息，然后它有打印after。另一个after消息有43677打印的。注意到进程43677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。

2 写时拷贝

通常，父子代码共享，父子不写入时，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:

当子进程尝试写入数据时，操作系统就会“报错”（不是传统意义上的报错，类似于触发了判断机制），操作系统要对当前情况进行判断分类

1 子进程想要写入数据的地址不属于它，而是一个未知的地址，即野指针，该情况是真的错误，终止进程

2 子进程需要在它的数据段中写入数据，则会触发写时拷贝，同时更改回权限（即将权限更改为之前的设置）

因为有写时拷贝技术的存在,所以父子进程得以彻底分离离！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,它的本质是“按需获取”可以提高整机内存的使用率

**扩展问题：**当你在C/C++上申请空间malloc/new的时候，需要在物理内存中开辟空间吗？不需要！

当你申请空间时开辟虚拟空间即可，只有当这个空间要被用到时，操作系统才会做内存级申请，而后再在虚拟空间和内存空间之间构建完整的映射关系，这是一种惰性空间开辟，同样可以提高内存利用率

这些操作对用户来说都是透明的，也就是说用户不知道也不需要知道

3 fork常规用法

• 父进程希望子进程复制自己，使父子进程同时执行同一个程序不同的代码段。例如，父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。

• 父进程希望子进程要执行一个不同的程序。例如子进程从fork返回后，调用exec函数。

fork调用失败的原因：

• 系统中有太多的进程

• 实际用户的进程数超过了限制

进程终止

1 背景知识

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。

main函数最后会返回一个0，这个0是什么？

实际上，这个0是退出码，该退出码会被父进程拿到，表示进程的执行情况

为什么一定要有退出码？

因为父进程创建子进程是为了完成交给他的任务，任务完成的怎么样父进程要知道

0表示成功

！0表示失败，但失败总有原因，1、2、3…表示不同的失败原因

echo $?//查看最近一次进程结束的退出码 ？是变量，存储了退出码 $是显示变量中的内容

我们在命令行中运行的进程的父进程都是bash,因此bash可以拿到这些进程的退出码

2 退出码

退出码（退出状态）可以告诉我们最后一次执行的命令的状态。在命令结束以后，我们可以知道命令是成功完成的还是以错误结束的。其基本思想是，程序返回退出代码 0 时表示执行成功，没有问题。代码 1 或 0 以外的任何代码都被视为不成功。

Linux Shell 中的主要退出码：

• 可以使用strerror函数来获取退出码对应的描述。

3 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

前两种场景均与退出码有关·，根据退出码可以判断是哪一种退出

最后一种场景中由于代码异常退出，退出码无意义，要看信号，如kill -9 杀掉进程

4 进程常见退出方法

正常终止（可以通过echo $? 查看进程退出码）：

异常退出：

• ctrl + c，信号终止

main函数return n

return表示函数调用结束，main函数return表示进程退出

return是一种更常见的退出进程方法。执行return n等同于执行exit(n),因为调用main的运行时函数会将main的返回值当做 exit的参数。

exit（n）

exit表示的是进程结束，在你的代码中任何地方调用都会导致进程退出

_exit(n)

_exit同样表示的是进程结束，在你的代码中任何地方调用都会导致进程退出

exit vs _exit

1

我们可以看到，exit输出了退出语句，_exit没有输出退出语句，这是为什么呢？

这是因为exit终止进程时会主动刷新缓冲区，_exit终止进程不会刷新缓冲区

2

exit是C库函数，_exit是系统调用

exit最后也会调用_exit, 但在调用_exit之前，还做了其他工作

总结：

exit - 优雅的终止 _exit - 粗暴的终止

简单类比：

exit就像 礼貌地离开派对：你会感谢主人（调用清理函数），拿走你的杯子并洗干净（刷新缓冲区），然后才离开（调用内核）。

_exit 就像 突然离场：你一句话不说，直接开门就走。你的杯子还留在桌上，里面的酒（缓冲数据）也没人收拾。

终止进程的最佳实践是exit

到此，进程控制之进程创建与终止就讲完了，怎么样，是不是感觉大脑里面多了很多新知识。

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