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1. 进程相关知识点

1.1 进程创建

• fork()：

  • 功能：创建一个子进程。

  • 返回值：

    • 父进程中返回子进程的 PID。

    • 子进程中返回 0。

    • 失败返回 -1。

  • 特点：子进程是父进程的副本，拥有独立的内存空间。

• vfork()：

  • 功能：创建一个子进程。

  • 返回值：

    • 父进程中返回子进程的 PID。

    • 子进程中返回 0。

    • 失败返回 -1。

  • 特点：子进程与父进程共享内存空间，直到子进程调用 exec() 或 exit()。

1.2 进程退出

• exit()：

  • 功能：刷新缓存区，并让进程结束。

  • 参数：status（进程结束状态）。

  • 返回值：无。

• _exit()：

  • 功能：直接终止进程，不刷新缓存区。

  • 参数：status（进程结束状态）。

  • 返回值：无。

1.3 进程回收

• wait()：

  • 功能：回收任意一个子进程的空间。

  • 参数：wstatus（存放子进程结束状态的指针）。

  • 返回值：

    • 成功返回回收到的子进程的 PID。

    • 失败返回 -1。

  • 特点：阻塞调用，直到子进程结束。

• waitpid()：

  • 功能：回收指定的子进程的空间。

  • 参数：

    • pid：要回收的子进程的 PID（-1 表示任意子进程）。

    • wstatus：存放子进程结束状态的指针。

    • options：回收选项（如 WNOHANG 表示非阻塞）。

  • 返回值：

    • 成功返回回收到的子进程的 PID。

    • 失败返回 -1。

    • 没有回收到子进程返回 0。

• 状态检查宏：

  • WIFEXITED(wstatus)：检查子进程是否正常结束。

  • WEXITSTATUS(wstatus)：获取子进程的退出状态。

  • WIFSIGNALED(wstatus)：检查子进程是否被信号终止。

  • WTERMSIG(wstatus)：获取终止子进程的信号编号。

1.4 进程执行新程序

• exec 函数族：

  • 功能：在当前进程空间中执行新的程序。

  • 常见函数：

    • execl()：参数以列表形式传递。

    • execlp()：在环境变量 $PATH 中查找文件。

    • execv()：参数以指针数组形式传递。

    • execvp()：在环境变量 $PATH 中查找文件。

    • execle() 和 execvpe()：支持自定义环境变量。

  • 特点：不创建新进程，直接替换当前进程的代码。

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2. 线程相关知识点

2.1 线程创建

• pthread_create()：

  • 功能：在调用函数的进程中创建一个线程。

  • 参数：

    • thread：存放线程 ID 的指针。

    • attr：线程属性（可选）。

    • start_routine：线程函数的入口。

    • arg：传递给线程函数的参数。

  • 返回值：

    • 成功返回 0。

    • 失败返回错误码。

2.2 线程退出

• pthread_exit()：

  • 功能：线程退出。

  • 参数：retval（线程退出的值）。

  • 返回值：无。

2.3 线程回收

• pthread_join()：

  • 功能：回收线程空间。

  • 参数：

    • thread：要回收的线程的 ID。

    • retval：存放线程结束状态的指针。

  • 返回值：

    • 成功返回 0。

    • 失败返回错误码。

  • 特点：阻塞调用，直到线程结束。

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3. 进程与线程的区别

3.1 进程

• 定义：程序动态执行的过程，包括创建、调度和消亡。

• 特点：

  • 是操作系统资源分配的最小单元。

  • 包括文本段、数据段、系统数据段等。

  • 进程切换需要映射到不同的物理地址空间，资源开销较大。

3.2 线程

• 定义：线程是一个轻量级的进程。

• 特点：

  • 是 CPU 任务调度的最小单元。

  • 线程位于进程空间内部，共享进程的文本段、数据段和堆区。

  • 线程切换在进程空间内部完成，资源开销较小。

3.3 区别

• 执行效率：

  • 多线程 > 多进程。

  • 线程切换在进程空间内部完成，资源开销小。

• 通信实现：

  • 多线程 > 多进程。

  • 线程共享进程空间，通信更方便。

• 通信机制复杂程度：

  • 多进程 > 多线程。

  • 线程操作全局变量可能引入资源竞争，需要加锁。

• 安全性：

  • 多进程 > 多线程。

  • 线程异常崩溃可能导致整个进程崩溃。

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4. 僵尸进程

• 定义：子进程已经结束，但父进程尚未读取子进程的状态信息时，子进程的状态信息仍然保留在系统中。

• 产生原因：父进程没有及时调用 wait() 或 waitpid() 回收子进程。

• 避免方法：

  • 父进程及时调用 wait() 或 waitpid()。

  • 使用信号处理函数（如 SIGCHLD）自动回收子进程。

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5. 线程空间划分

• 栈区：每个线程独立拥有栈空间（默认 8MB）。

• 共享区：文本段、数据段、堆区与进程及进程内的其他线程共享。

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6. 进程状态

• 运行态：正在运行或等待运行。

• 就绪态：准备好运行，但等待 CPU 调度。

• 阻塞态：等待某些事件（如 I/O 操作）完成。

• 终止态：进程结束，等待回收。

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7. 进程调度算法

• 常见算法：

  • 先来先服务（FCFS）。

  • 短作业优先（SJF）。

  • 时间片轮转（RR）。

  • 优先级调度。

  • 多级反馈队列调度。

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8. 常见命令

• ps：显示当前系统中的进程信息。

• top：实时显示系统中占用资源最多的进程。

• kill：发送信号给进程（如终止进程）。

• nice：设置进程的优先级。

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9. 线程相关函数

• pthread_create()：创建线程。

• pthread_exit()：线程退出。

• pthread_join()：回收线程空间。

• pthread_detach()：分离线程，使其结束后自动释放资源。

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10. 多进程 vs 多线程

• 执行效率：多线程 > 多进程。

• 通信实现：多线程 > 多进程。

• 通信机制复杂程度：多进程 > 多线程。

• 安全性：多进程 > 多线程。