一、进程创建 在linux中系统给我们提供了一个调用接口，用于进程的创建：
pid_t fork(void)
返回值：可以通过返回值来区分父子进程，比如父进程的返回值是子进程的pid而子进程的返回值是0;
特点：通过复制子进程，创建一个子进程；代码共享，数据独有。
可以通过以下图示来进行理解
文章图片
数据独有指的是：
当子进程要修改数据时，再给他开辟新的物理空间，这是一种写时拷贝技术
【Linux|Linux之进程创建/进程终止/进程等待/程序替换】写时拷贝技术：子进程创建出来后，各个虚拟地址字物理内存中的指向与父进程完全相同，这是为了提高子进程的创建效率（否则要为子进程开辟物理内存，拷贝数据过来，更新页表，整个过程比较慢，并且有可能子进程根本就不使用这些数据）扩展：与fork函数相似的还有一个
若某一块物理内存中数据即将发生改变（某个进程要对这块内存进行写操作），则给子进程相应数据开辟物理内存，拥有自己的数据。
pid_t vfork(void)
也是用来创建子进程并阻塞父进程，特点是创建子进程会比较的快。
直到子进程exit退出或者程序替换之后，父进程才会运行 因为同时运行会造成调用栈混乱
vfork创建子进程效率比较高，因为vfrok创建子进程之后父子进程共用同一个虚拟地址空间
二、进程终止 – 进程的退出 （1）在main()函数中return退出 例如：
文章图片
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可以看到终端没有任何的信息打印，是因为进程已经退出。
也可以通过查看进程信息来查看：
#include
#include
int main()
{
sleep(20);
//这里让他先睡上个20秒
return 0;
printf("helloworld\n");
}
再在另一个终端查看该进程的信息：
文章图片
可以看到进程在运行过了一会就退出了。
注意：return 退出只能在main() 函数中退出进程，而函数中的return只是函数的退出，而不是进程的退出。（2）调用库函数 exit() 退出 这里可能会有疑惑，为什么有一个exit() 还有一个系统调用接口 _exit() 首先这里可以说明一下两者之间的关系：
库函数封装了系统调用接口 系统调用接口不太好用这里使用手册 man 查看一下两者之间的关系：
文章图片
这里详细介绍了 exit函数，这里左上角部分显示的是一个 exit(3)
这里是因为 如果我们直接 man exit 是不会出现这个结果的。
man 1 exit 查看exit命令的手册
man 2 exit 查看系统调用接口的手册
man 3 exit 查看库函数的手册
文章图片
可以看到
函数：void exit(int status);
头文件：
返回值：无返回值
参数 ：status 将status作为返回值返回给父进程
这里的返回值的作用会在后面的进程等待中的 wait 函数中介绍exit() 例如：
#include
#include
void Test1()
{
printf("hello\n");
exit();
}
int main()
{
Test1();
printf("helloworld\n");
}
文章图片
exit与return 又有什么区别
return 只有在main函数中的时候才会退出进程，然而exit是在任意位置调用都会退出调用进程（3）调用系统调用接口 _exit() 头文件：
而return在其他函数 中是退出函数 ，exit在任意位置都会退出进程 而不会再进行其他的进程的调度。
参数与返回值等与exit相同；
那么前面已经有了两种退出进程的方式了，而 _exit() 又与其他两种有何区别呢？ 这里要说到 printf 输出时换不换行的问题。
printf 不换行会怎么样？ 会不刷新缓冲区
看一个例子：
#include
int main()
{
printf("helloworld");
return 0;
}
文章图片
再看 使用 _exit() 退出时：
#include
#include
int main()
{
printf("helloworld");
_exit(0);
}
文章图片
这里可以看到 当使用 _exit()退出时 并没有输出 helloworld 这是因为：
exit 以及 return 都会刷新缓冲区 但是_exit会直接释放资源，不刷新缓冲区注：
以上几种进程退出方式，都属于进程的正常退出 — 但是会根据返回值向父进程表示为什么退出了
但是进程退出也有可能异常退出 --通常指程序崩溃 – 程序没有运行完毕突然因为某种错误退出，具体的会在下面的进程等待解释。
三、进程等待 父进程等待子进程的退出，获取子进程的返回值 ，释放子进程资源，避免产生僵尸进程
当父进程不等待子进程的退出，就会产生僵尸进程。注意只有当进程是正常退出才可以获取返回值，如果进程是异常退出的，那么这个返回值是没有意义的。
例如：
#include
#include
int main()
{
pid_t pid=fork();
if(pid==0)
{
printf("我先睡5秒钟，然后退出\n");
sleep(5);
exit(0);
}
while(1)
{
printf("------父进程正在打游戏---------\n");
sleep(1);
}return 0;
}
文章图片
使用 ps -aux | grep 进程名 查看该进程的详细信息
文章图片
可以看到当 父进程不等待子进程的退出时，就会成为僵尸进程，至于僵尸进程的危害，就不再这里阐述了，因此引入了进程等待的概念，避免僵尸进程的产生。
进程等待的两个方法：
前提了解一下阻塞与非阻塞的概念：
阻塞：为了完成某个功能发起一个调用，若当前不具备完成功能的条件，则调用不返回一直等待（1）pid_t wait(int *status); --阻塞等待任意一个子进程的退出，获取返回值 返回值： 成功返回被等待进程pid，失败返回-1。
非阻塞：为了完成某个功能发起一个调用，若当前不具备完成功能的条件，则立即报错返回 非阻塞操作通常需要进行循环操作 是一个相对于阻塞较好的操作，对cpu利用更加的充分，因为不在一直等待了，但是必须循环进行操作
参数： 传入一个int 空间的首地址 ，获取子进程的返回值，若父进程不关心则可以设置为NULL
例如：
#include
#include
int main()
{
pid_t pid=fork();
if(pid==0)
{
sleep(5);
printf("休息一会子进程退出\n");
exit(0);
}
printf("等待子进程的退出\n");
wait(NULL);
int i=0;
for(i=0;
i<5;
i++)
{
sleep(1);
printf("父进程正在运行\n");
}
return 0;
}
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如上图所示，当父进程等待子进程退出之后，就不会产生僵尸进程。
（2）pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options); 这两个函数意义一样不过只是参数不一样
参数：
1.pid： Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。 Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。
2.status: 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）
3.options: WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该 子进程的ID
返回值 ：若没有子进程退出，则返回0；若出错则返回-1；否则返回退出的子进程的pid
其实也就是说：wait(status)=waitpid(-1,status,0);
例如：
#include
#include
#include
int main()
{
pid_t pid=fork();
if(pid ==0 )
{
//表示为子进程
sleep(5);
exit(0);
//等待5秒钟后再退出 ，父进程什么都不做就会成为僵尸进程
}
int ret;
//这里还可以定义 status 进行一个传入一个int 空间的首地址 ，获取子进程的返回值
//例如 int sattus 但是不要定义一个 int *status 然后在传递参数时写成：
// waitpid(pid,status,WHOHANG) 这样是违法的 ：正确的应该是如下的格式：
//int status;
//waitpid(pid,&status,WHOHANG)
while(ret=waitpid(pid,NULL,WNOHANG)==0)
{
printf("现在子进程还没有退出 --- 等一下在来看\n");
sleep(1);
}
while(1)
{
printf("------父进程正在干别的事情-----\n");
sleep(1);
} return 0;
}
wait 和waitpid并不只是处理刚退出的进程 ，而是对已经退出的进程进行处理（不管什么时候退出的 ）并且每次只能处理一个退出的进程。
返回值的获取：子进程的退出返回值通过wait /waitpid函数的status返回给用户
注意：
int status ----status 这个变量有四个字节的空间 ，向函数传入地址异常退出： 如何判断子进程是否正常退出？
int *status — 定义了一个指针变量 ，有8个字节空间 ，存放的是另一块空间的地址
status 四个字节 但是只使用了两个字节的空间用来存放子进程的退出返回值 ，但是实际上只使用了一个字节的存储空间，也就意味值返回值最好不要大于255；
这一个字节的返回值，在status四个字节中存放的时候是存放在低16位中的高8位中
相当于真实的数据右移 8 位 & 0xff
例如：
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我们刚了解了，在status中只有一个字节用来保存正常退出的子进程的退出码，在8-16这个比特位之间存储，而在低八位中用来保存一些特殊的数据
文章图片
core dump 核心转储–程序异常退出时，则保存程序的运行信息，便于事后调试，默认是关闭的。
信号：通知进程发生了某个事件，中断进程当前的操作，去处理这个事件。
而操作系统中的信号的体现实际是一个数字，某个数字表示某个异常事件，程序因为异常退出的事后，则会将这个异常退出事件的信号值放到低7位中
当异常退出时：获取低七位。异常退出型号值，通过是否为0判断是否进程正常退出
00000000 00000000 00000000 01111111 & status 得到低七位 也就是 0x7f & status
这是一个手动的方式判断其是否正常退出，但是也可以使用函数中的参数：
WIFEXITED(status) // 正常终止子进程返回的状态，则为真
例如:
if((WIFEXITED(status))
{
printf("正常退出的status为：\n",WEXITSTATUS(status));
//查看进程的退出码
}
程序替换： 在创建子进程的目的中我们知道，大致有两点
- 子进程可以帮父进程分担压力
- 子进程可以干其他的事情，不对父进程产生影响。
这是两个基本的特点，我们也知道通过进程的返回值来进程父子进程的一个区分例如：
pid_t pid=fork();
if(pid==0)
{
//这是子进程
//干一些其他的事情
}
但是这种方式存在缺陷：
程序的耦合度非常的强，因为所有功能代码都是在当前程序中编写的 — 如果想要改变子进程的功能处理流程，需要修改 整个代码，然后再重新编译，导致整个程序变得非常大因此引入了程序替换的概念：
程序替换：替换一个进程正在调度的程序信息（进程是pcb, 负责调度管理一个程序的运行，运行的数据和代码都在内存中，将另一个程序加载到内存中，然后让原有的pcb不再调度原程序，而去调度新的程序）
程序替换图示：
本质来说就是替换一个pcb在内存中对应的代码和数据（加载另一个程序到内存中，然后更新页表信息，初始化虚拟地址空间）这个进程pcb将重新开始调度的程序运行
文章图片
如何完成程序替换？ exec函数族 --实现进程的替换 使用 man 3 exec 查看手册：
文章图片
可以看到这里有很多的函数：
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg , ..., char * const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execev(const char *path,char *const argv[],char *const envp[]);
演示例如：
**int execl(const char path, const char arg, …);
参数介绍：
const char *path 带有路径的新程序的名称，就是使用这个程序替换进程正在调度运行的程序const char *arg 程序参数注意：程序替换之后，当前进程运行替换后的程序就会退出，并不会再回去运行原先的程序
而后面的省略号表示这是一个不定参的参数，可以将新程序的运行参数，通过不定参的形式传递进入新的程序，以NULL作为结尾
这个程序主要演示将程序替换为 ls 程序，我们可以通过以下指令找到他的位置下面绿色的就是ls程序，我们通过程序替换ls来看一下程序替换效果：
文章图片
//演示程序替换
#include
#include
#include
int main(int argc, char *argv[])
{printf("helloworld\n");
execl("/usr/bin/ls","ls","-l",NULL);
return 0;
}
文章图片
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通过这个演示 我们可以看到程序被替换为了 ls -l 这里是调用了 ls 指令 参数是 -l
execl("/usr/bin/ls",“ls”,"-l",NULL);而这里的参数，可以通过一个小程序来来演示一下：
#include
#include
#include
int main(int argc, char *argv[])
{
//argc 这个main函数的第一个参数 -- 用于表示当前程序有多少个运行参数
//argv这个字符串指针数组用于存储当前程序的运行参数
int i=0;
for(i=0;
i 
文章图片
我们可以看到 这里 prcretest 程序的第一个参数 也就是 第0个参数是 ./prcretest 我们再以空格进行参数输入时 可以看到 程序的 若干个参数，例如 ls 指令 ls -a / ls -l 就是通过程序不同参数调用不同的功能。
以上是第一个函数：int execl(const char *path, const char *arg, …); 的使用方法
函数详细介绍： 1.
1.int execl(const char *path, const char *arg, ...);
4.int execv(const char *path, char *const argv[])
而这两个 第一个 和第二个的区别就是 第一个是不定参，而第二个是一个字符串数组，将通过以下代码进行演示：
通过 myprctest 程序 调用prcretest 程序 打印出其参数
//prcretest 程序
#include
#include
#include
int main(int argc, char *argv[])
{
//argc 这个main函数的第一个参数 -- 用于表示当前程序有多少个运行参数
//argv这个字符串指针数组用于存储当前程序的运行参数
int i=0;
for(i=0;
i //myprctest 程序
#include
#include
#include
int main(int argc, char *argv[])
{
//传递一个字符串数组 表示参数
char *new_argv[]={"prcretest","-l","-a","-p",NULL};
execv("./prcretest",new_argv);
return 0;
}
文章图片
注意 ：无论是不定参还是指定的字符串数组的最后一个元素必须是 NULL
| 函数名 | 参数格式 | 是否带路径 | 是否使用当前环境变量 |
|---|---|---|---|
| execl | 列表 | 不是 | 是 |
| execlp | 列表 | 是 | 是 |
| execle | 列表 | 不是 | 不是，需要自己组装环境变量 |
| execv | 数组 | 不是 | 是 |
| execvp | 数组 | 是 | 是 |
| execev | 数组 | 不是 | 不是，需要自己组装环境变量 |
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