linux下的进程,fork、exec函数族简介
进程相关概念
程序和进程
程序:是指编译好的二进制文件,在磁盘上,占用磁盘空间, 是一个静态的概念.
进程:一个启动的程序, 进程占用的是系统资源,如:物理内存,CPU,终端等,是一个动态的概念
进程状态
进程基本的状态有5种。分别为初始态,就绪态,运行态,挂起态与终止态。其中初始态为进程准备阶段。
PCB:进程控制块
进程控制块(Process Control Block,PCB)是操作系统中用于管理和控制进程的重要数据结构。每当操作系统创建一个新进程时,它会为该进程分配一个 PCB,其中包含了与该进程相关的所有信息。Linux内核的进程控制块是task_struct结构体。
vim /usr/src/linux-headers-6.8.0-45/include/linux/sched.h #6.8.0-45linux版本替换成自己的电脑上的版本 进入这个文件可以查看task_struct结构体的定义。
task_struct结构体内部成员有很多,我们重点掌握以下部分即可:
进程id。系统中每个进程有唯一的id,在C语言中用pid_t类型表示,其实就是一个非负整数。
进程的状态,有就绪、运行、挂起、停止等状态。
描述虚拟地址空间的信息。
进程切换时需要保存和恢复的一些CPU寄存器。
文件描述符表,包含很多指向file结构体的指针。
用户id和组id。
进程可以使用的资源上限(Resource Limit):使用ulimit -a 命令可以查看
并行和并发
并发,在一个时间段内, 是在同一个cpu上, 同时运行多个程序。
如:若将CPU的1S的时间分成100个时间片,每个进程执行完一个时间片必须无条件让出CPU的使用权,这样1S中就可以执行100个进程。高并发可以简单理解为是在有限时间内,系统能够处理尽可能多的进程或请求。
并行指两个或两个以上的程序在同一时刻发生(需要有多颗cpu,现在我们电脑的cpu都是多核)。就是说,有多个cpu上同时运行着不同程序。
fork函数
函数作用:创建子进程
原型: pid_t fork(void);
使用时需要包含头文件:#include <unistd.h>
函数参数:无
返回值:调用成功:父进程返回子进程的PID,是一个大于0的数;
子进程返回0。
注意:不是fork函数在一个进程中返回两个值,而是在父子进程各自返回一个值。
fork函数原理图:(PCB在上边有介绍)
子进程创建成功后,代码的执行位置?
子进程会从 fork()
调用后的下一行代码开始继续执行。这意味着,在 fork()
后面有条件判断或逻辑分支,可以通过检查 fork()
的返回值来确定当前是在父进程还是在子进程中。
如何区分父子进程?
通过fork函数的返回值
父子进程的执行顺序?
不一定,哪个进程先抢到CPU,哪个进程就先执行。
fork函数代码简单实例:调用fork函数创建子进程,分别打印出子进程pid和父进程pid等。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>int main(void)
{printf("before fork,pid[%d]\n",getpid());pid_t pid = fork();printf("test\n");if(pid<0){perror("fork error");return -1;}else if(pid>0){printf("father:[%d],pid =[%d],fpid=[%d]\n",pid,getpid(),getppid());}else if(pid==0){ printf("child:pid =[%d],fpid=[%d]\n",getpid(),getppid());}printf("after fork,pid:[%d]\n",getpid());return 0;}
运行结果如下: